Основы технологии Frame Relay

Frame Relay Frame Relay — ключевая услуга WAN, которая реализована во многих организациях. Frame Relay предоставляет коммуникацию на канальном уровне, ориентированную на установление соединения (connection-oriented). Основная работа протокола Frame Relay происходит на физическом и канальном уровнях. Для защиты от ошибок используются средства протоколов верхних уровней и более надежные оптоволоконные и цифровые современные сети. Frame Relay определяет процесс коммуникации между маршрутизатором и оборудованием локального доступа сервис провайдера. Он не определяет, как передаются данные внутри “облака” (сети) сервис провайдера.

Основы технологии Frame Relay Классификация оборудования Frame Relay Устройства, подключенные к Frame Relay WAN, разделяются на следующие категории:

• Оборудование терминирования данных (Data Terminal Equipment, DTE). Обычно это терминирующее оборудование какой-то сети. Устройства DTE располагаются на стороне клиента и могут принадлежать клиенту. Примеры устройств DTE - это Frame Relay access devices (FRADs), маршрутизаторы и мосты.

• Оборудование терминирования канала данных (Data circuit-terminating equipment, DCE). Сетевые устройства, принадлежащие провайдеру. Цель устройств DCE — обеспечить синхронизацию и коммутационные услуги в сети и передать данные через сеть WAN. В большинстве случаев коммутаторы в сети WAN — это коммутаторы Frame Relay. Frame Relay обеспечивает средство статистического мультиплексирования многих логических каналов (они называются виртуальными каналами – virtual circuits VCs) через единый физический канал передачи с помощью назначенных идентификаторов соединения для каждой пары устройств DТЕ. Коммутационное оборудование сервис провайдера строит коммутационную таблицу, которая привязывает идентификаторы соединений к исходящим портам. Когда приходит кадр, коммутационное устройство анализирует идентификатор соединения и доставляет кадр в соответствующий исходящий порт. Полный путь к месту назначения устанавливается до передачи первого кадра.

Уровневая поддержка стека Frame Relay Маршрутизаторы Cisco поддерживают следующие последовательные соединения: - EIA/ТIА-232 - EIA/ТIА-449 - V.35 - Х.21 - EIA/ТIА-530 Работая на канальном уровне, Frame Relay инкапсулирует информацию от верхних уровней модели OSI. Например, трафик IP будет инкапсулирован в такой формат кадра, который сможет быть переданным по каналу Frame Relay. Кадр Frame Relay содержит следующие поля: - открывающий флаг (Opening Flag, Ох7Е). - адрес: поле адреса имеет длину два байта и состоит из 10 бит, относящихся к идентификации канала, и 6 бит, относящиеся к управлению перегрузками. - данные: поле данных содержит инкапсулированные данные верхних уровней. - поле защиты от ошибок (Frame check Sequence, FCS). - закрывающий флаг (Closing Flag, Ох7Е).

Терминология Frame Relay

-Виртуальный канал (VC). Логический канал, уникально определенный идентификатором соединения на канальном уровне (DLCI), который создается для обеспечения двусторонней связи от одного устройства DTE до другого. Без использования виртуальных каналов каждое устройство связывается с соседним по выделенной линии

Несколько VCs могут мультиплексироваться в одном физическом канале для передачи по сети. Это позволяет уменьшить сложность оборудования и сети, которая требуется для соединения нескольких устройств DTE.

VС может проходить по любому количеству промежуточных устройств DCE (коммутаторов Frame Relay). VС может быть постоянным (Permanent Virtual Circuit, РVС), или коммутируемым (Switched Virtual Circuit, SVC).

-Постоянный виртуальный канал (PVC). Устанавливает постоянные соединения, которые используются для частых и непрерывных передач данных между устройствами DTE по сети Frame Relay. Соединение по PVC не требует процедур установления соединения и разрыва соединения, которые используются в случае SVC.

- Коммутируемый виртуальный канал (SVC). Устанавливает временные соединения, которые используются в ситуациях, требующих эпизодических передач данных между устройствами DTE по сети Frame Relay. SVС устанавливаются динамически по требованию и после окончания передачи соединение разрывается.

- Идентификатор канального соединения (data-link connection identifier, DLCI). Содержит 10-битный номер в поле адреса заголовка кадра Frame Relay, который идентифицирует виртуальный канал (VC).

DLCIs имеют локальное значение, потому что этот идентификатор относится к точке между локальным маршрутизатором и локальным коммутатором Frame Relay, к которому подключен DLCI. Поэтому устройства на разных сторонах соединения могут использовать разные значения DLCI при обращении к одному и тому же виртуальному соединению.

Рассмотрим пример на рисунке. На маршрутизаторе R1 сконфигурировано три VС на физическом интерфейсе. DLСI 200 идентифицирует VС, который соединяется с маршрутизатором R2. DLСI 300 идентифицирует VС, который соединяется с маршрутизатором R3. DLСI 400 дентифицирует VС, который соединяется с маршрутизатором R4.

Со стороны маршрутизаторов R2, R3 и R4 могут использоваться другие номера DLCI для идентификации того же VС.

- Скорость локального доступа (local access rate) . Тактовая скорость (скорость работы порта) для соединения абонента с провайдером. Это скорость, с которой данные отправляются в сеть или приходят по сети, вне зависимости от других установок. - Согласованная скорость передачи информации (Committed information rate, CIR) . Обозначает максимальную среднюю скорость передачи данных, с которой сеть берется доставить трафик при “нормальных условиях”. Если данные передаются в сеть быстрее, чем CIR данного DLCI, сеть отметит некоторые кадры флагом discard eligible (DE). Сеть будет стараться доставить все пакеты, но в случае перегрузок в первую очередь будет выбрасывать трафик с установленным битом DE. Много недорогих услуг Frame Relay основаны на CIR, равном нулю. Нулевой CIR означает, что каждый кадр будет маркирован битом DE и сеть при необходимости может выбросить любой кадр. Бит DE находится в поле адреса в заголовке кадра Frame Relay. - Инверсный протокол разрешения адресов (Inverse Address Resolution Protocol, Inverse ARP) . Метод динамической ассоциации сетевого адреса удаленного маршрутизатора с локальным DLCI. Inverse ARP позволяет маршрутизатору автоматически обнаруживать сетевой адрес удаленного устройства DTE, ассоциированного с данным VС.

Формат кадра протокола Frame Relay Длина полей в байтах

1	2	Поле переменной длины	2	1
Флаг	Адрес, DLCI, FECN, BECN, DE	Данные	FSC	Флаг

Флаг – определяет начало и коней кадра. Адрес – определяет длину поля адреса (используется два байта, но может быть расширено). DLCI – 10 бит; FECN-1бит, BECN-1бит, DE-1бит – биты контроля передачи данных; FSC – контрольная сумма.