Как можно соединить сети работающие по технологиям ethernet frame relay
Обновлено: 06.07.2024
Основы frame relay Проблемы стандартизации Логическая характеристика протокола FR Процедурная характеристика протокола FR Управление доступом и защита от перегрузок Адресация в сетях FR Интерфейс локального управления Логическая характеристика LMI Процедурная
Думаю, вам нередко приходилось встречать журнальные публикации, посвященные методам организации информационного обмена и управления в информационно-вычислительных сетях (ИВС), в которых весьма произвольно использовались такие термины, как "протокол", "интерфейс", "стандарт" и др. "Свободное" обращение с понятиями приводит к терминологической путанице и непониманию читателем сущности излагаемого материала. Поэтому прежде всего определимся с тем, что именно мы будем подразумевать под этими терминами.
Стандарт - типовой вид, образец, эталон, модель, принимаемые за исходные для сопоставления с ними других подобных объектов (иными словами, объекты должны соответствовать образцу по своим признакам, свойствам и качествам).
Интерфейс - соглашение, на основе которого производится взаимодействие между уровнями управления (семиуровневая эталонная модель взаимодействия открытых систем - ЭМВОС) одной системы. Он определяет структуру данных и способ (алгоритм) обмена ими между соседними уровнями.
Таким образом, стандарт может определять либо протокол (совместно процедурную и логическую характеристики или одну из них), либо интерфейс, либо протокол и интерфейс одновременно.
Основы frame relay
Проблемы стандартизации
В настоящее время разработкой и исследованием стандартов FR занимаются три организации:
Любой международный стандарт имеет (и всегда будет иметь) множество прикладных реализаций, что зачастую приводит к несовместимости аппаратно-программных средств разных производителей. Международные организации неоднократно пытались решить данную проблему. Результатом одной из таких попыток (предпринятой FRF) стал проект стандарта, включающего в себя спецификации ANSI, которые обязательны для выполнения членами FRF. В январе 1992 г. этот проект был доработан Техническим комитетом FRF и утвержден собранием членов FRF.
Принятый FRF проект рассматривает только спецификации для постоянных виртуальных каналов (PVC) и интерфейса "пользователь-сеть" (UNI). В него не вошли стандарты для коммутируемых виртуальных каналов (SVC) и интерфейса межсетевого взаимодействия. Однако работа по этим направлениям продолжается и ее результаты найдут свое отражение в новых стандартах FR. Проект FRF не рассматривает и стандарты физических интерфейсов, поэтому при создании сетей FR допускаются различные физические интерфейсы, среди которых V.35, G.703, X.21 и др.
Логическая характеристика протокола FR
FR является бит-ориентированным синхронным протоколом и использует "кадр" в качестве основного информационного элемента - в этом смысле он очень похож на протокол HDLC (High Level Data Link Control). Однако FR обеспечивает не все функции протокола HDLC; многие из элементов кадра HDLC исключены из основного формата кадра FR (в последнем адресное поле и поле управления HDLC совмещены в единое адресное поле). Структура кадра FR (рис.1) включает в себя следующие элементы.
Рисунок 1.
Структура и формат кадра frame relay.
Флаг. Все кадры начинаются и заканчиваются комбинацией "флаг": "01111110". С целью предотвращения имитации комбинации "флаг" при передаче кадра проверяется все его содержание между двумя флагами и вставляется бит "0" после каждой последовательности, состоящей из пяти идущих подряд бит "1". Данная процедура (bit stuffing) обязательна при формировании любого кадра FR. На приемном конце биты "0" отбрасываются.
Рисунок 2.
Установка бит перегрузки.
Информационное поле содержит данные пользователя и состоит из целого числа октетов. Его максимальный размер определен стандартом FRF и составляет 1600 октетов (минимальный размер - 1 октет), но возможны и другие максимальные размеры (вплоть до 4096 октетов) Содержание информационного поля пользователя передается неизменным.
Проверочная последовательность кадра (Frame Check Sequence - FCS) используется для обнаружения возможных ошибок при его передаче и состоит из 2 октетов. Данная последовательность формируется аналогично циклическому коду HDLC.
Все указанные поля должны присутствовать в каждом кадре FR, который передается между двумя оконечными пользовательскими системами.
Процедурная характеристика протокола FR
Протокол FR является весьма простым по сравнению с HDLC и включает в себя небольшой свод правил и процедур организации информационного обмена. Основная процедура состоит в том, что если кадр получен без искажений, он должен быть направлен далее по соответствующему маршруту. При возникновении проблем, связанных с перегрузкой сети FR, ее узлы могут отказываться от каких-либо кадров.
Узлам сети FR разрешено уничтожать искаженные кадры, не уведомляя об этом пользователя. Искаженным считается кадр, которому присущ какой-либо из следующих признаков:
Для FR характерно:
Управление доступом и защита от перегрузок
Управление доступом к сети FR возлагается на интерфейс локального управления (Local Management Interface - LMI). Именно LMI (он будет рассмотрен ниже) реализует интерфейс UNI. Доступ в сеть FR обеспечивают интерфейсы FR ("порты FR") и FR-адаптеры - сборщики/разборщики кадров FR (FR assembler/disassembler, FRAD).
Добиться высокой эффективности использования пропускной способности физических линий и каналов связи, а также исключения перегрузок узлов связи и всей сети FR позволяет метод статистического мультиплексирования кадров, который подразумевает:
Предварительные соглашения реализуются следующим образом.
1. Абонент выбирает (и оплачивает) пропускную способность порта и гарантированную скорость передачи данных для PVC.
2. Узел доступа к сети FR измеряет "реальную потребность абонента" в ресурсе пропускной способности канала связи.
3. Если этот ресурс (выраженный реальной скоростью передачи информации) не превышает CIR, то кадры передаются без изменений. Если требуемая скорость превышает CIR, но соответствует пропускной способности порта, то бит DE устанавливается в "1", что дает возможность удалять эти кадры при возникновении перегрузок (абонент также имеет право решать, какие кадры для него менее важны). Наконец, если превышена пропускная способность порта, кадры уничтожаются вне зависимости от каких-либо условий.
Абонент способен воспользоваться предварительным соглашением и для того, чтобы уменьшить свои затраты следующим оригинальным способом. Некоторые операторы сетей (поставщики услуг) предлагают значительные скидки при передаче кадров с битом DE, установленным в "1". При наличии в сети значительного запаса пропускной способности абонент может определить CIR равной "0". В этом случае во всех передаваемых кадрах бит DE будет установлен в "1".
Адресация в сетях FR
Адреса DLCI в кадре FR служат лишь для идентификации логических каналов между пользователями и сетью; другими словами, они имеют только локальное значение и не обеспечивают внутрисетевой адресации. Все информационные кадры, передаваемые через конкретный логический канал в любом направлении (от абонента или к абоненту), содержат одинаковый DLCI.
В связи с тем, что DLCI носит локальный характер, АКД обязана обладать способностью определения принадлежности проходящего кадра конкретному PVC. Внутри сети FR могут использоваться различные сетевые адреса. Для разных интерфейсов одно и то же значение DLCI может применяться многократно. На рис. 3 приведен пример повторного использования DLCI (78) ООД абонентов А и В.
Рисунок 3.
Применение DLCI.
Стандарты FR (ANSI, ITU-T) распределяют двухоктетные адреса DLCI между пользователями и сетью следующим образом:
Таким образом, в любом интерфейсе FR для оконечных устройств пользователя отводится только 976 адресов DLCI.
Интерфейс локального управления
Протокол FR обеспечивает высокоскоростную транспортировку данных и, соответственно, предоставляет абоненту требуемый ресурс пропускной способности сети (линий и каналов связи). Поскольку этот протокол стандартизирован только для PVC, то пока отсутствуют стандарты для процедур установления и разъединения соединений. Кроме того, не рассматриваются процедуры управления потоком и исправления ошибок. Таким образом, протокол FR определяет лишь базовый механизм передачи данных и не предполагает никакого механизма локального управления и контроля за состоянием связи.
Интерфейс локального управления (LMI) был разработан, в первую очередь, с целью предоставления пользователю информации о состоянии и конфигурации PVC. LMI применяется только в оконечном аппаратно-программном обеспечении пользователя и выполняет следующие функции:
При разработке новых стандартов FR интерфейс LMI входит в них неотъемлемой частью, поэтому международные организации, занимающиеся стандартизацией FR, и фирмы-производители проводят активную работу по скорейшему принятию единого стандарта LMI. Такой стандарт окажется особенно актуальным при переходе сетей FR на SVC.
Логическая характеристика LMI
Интерфейс LMI соответствует логической и процедурной характеристикам базового стандарта FR. Различие состоит в расширении заголовка кадра FR с целью размещения дополнительных полей стандарта LMI, поэтому в дальнейшем расширенный кадр FR мы будем называть кадром LMI. Его базовый формат представлен на рис. 4 и включает в себя (кроме флагов и проверочной последовательности) следующие элементы.
Рисунок 4.
Базовый формат кадра LMI.
Заголовок. Им служит стандартный заголовок FR, в котором адрес DLCI всегда имеет значение "0", показывающее, что это - кадр LMI.
Индикатор ненумерованного кадра. Данное поле всегда кодируют как "00000011", чтобы обеспечить процедурную и логическую совместимость с ISDN.
Определитель протокола. Этот октет всегда устанавливается в "00001000", чем обеспечивается процедурная и логическая совместимость с ISDN.
Вызываемый номер. Октет зарезервирован для организации SVC. При создании PVC он кодируется "00000000".
Информационные элементы. На них отводятся один или несколько октетов в пределах кадра LMI, т. е. информационные элементы имеют переменную длину.
Процедурная характеристика LMI
LMI предусматривает три стратегии локального управления:
Рисунок 6.
Процедура перидического опроса (ССУ).
Рисунок 7.
Формат кадра LMI "Запрос состояния".
Рисунок 8.
Формат информационного элемента о целостности связи.
Рисунок 9.
Процедура синхронного дуплексного управления.
Рисунок 10.
Распределение нумерации кадра при СДУ.
Асинхронное управление. Главным недостатком ССУ и СДУ является потенциальная задержка информирования ООД (или АКД) об изменениях сетевых PVC. Например, при задержке, равной 60 с, и CIR 64 кбит/с пользователь направит в сеть приблизительно 3,5 Mбит данных, прежде чем получит информацию о состоянии PVC.
Процедуры управления LMI при возникновении ошибок. LMI предназначен для передачи минимального количества управляющей информации, позволяющей гарантировать нормальное функционирование интерфейса FR. Но существуют и специальные процедуры управления, которые реализуются при возникновении следующих возможных ошибок в интерфейсе FR, обнаруживаемых АКД:
ООД может обнаруживать следующие ошибки:
Окончанием ситуаций, которые связаны с возникновением ошибок и могут произойти в LMI, являются:
Параметры для синхронизации процедур управления LMI. Для нормального осуществления процедур управления LMI используется ряд специальных счетчиков событий и времени, назначение которых - синхронизация последовательностей кадров управляющей информации, проходящих через интерфейс (рис. 11 и 12).
Международное обозначение счетчика
Диапазон возможных значений
Значение "по умолчанию"
Рисунок 11.
Счетчики событий, используемые для синхронизации процессов управления LMI.
Международное обозначение таймера
Диапазон возможных значений, с
Значение "по умолчанию", с
Рисунок 12.
Счетчики времени, используемые для синхронизации процессов управления LMI.
Максимально допустимое число (порог) ошибок (N392) используется при подсчете числа ошибок в интерфейсе и должно быть меньше (или равняться) интервала N393. В пределах этого интервала анализу подвергаются следующие события:
Если за интервал N393 число ошибок превысило порог N392, это интерпретируется как состояние ошибки. В практических реализациях интервал N393 устанавливается ненамного меньшим, чем N391, поскольку иначе при изменении состояния PVC не произойдет своевременное уведомление ООД.
Существует необходимость не только в синхронизации специальных счетчиков событий и времени, но и в установлении максимального размера поля информации кадра FR при взаимодействии ООД-АКД.
Некоторые рекомендации
На первый взгляд, ретрансляция кадров является достаточно простым механизмом информационного обмена, но при более глубоком анализе оказывается чрезвычайно сложной. FR присущи практически все проблемы, связанные с обеспечением надежности и качества передачи сигналов (физический уровень ЭМВОС). При ее осуществлении необходимо обеспечивать синхронизацию и защиту от ошибок, которые, несмотря на высокое качество линий и каналов связи (это одно из основных условий применения FR), могут возникать в случае сбоев в работе аппаратно-программных средств связи.
В данной статье были охвачены только те вопросы, которые нашли свое отражение в рекомендациях ITU-T. Однако за ее рамками осталось множество проблем стандартизации FR, связанных с различными воззрениями на этот метод международных организаций по стандартизации и производителей. К требующим первоочередного разрешения проблемам можно отнести следующие:
(В дальнейшем автор намерен посвятить этим проблемам несколько публикаций.)
Потенциальным потребителям услуг сетей FR и организациям, желающим создать свои ведомственные (корпоративные) сети FR с помощью так называемых сетевых интеграторов можно дать несколько рекомендаций.
1. Создание и обслуживание сети FR - "удовольствие дорогое", поэтому сначала необходимо соизмерить свои возможности с реальными потребностями.
2. Нужно провести тщательную проверку (в том числе на предмет профессионализма сотрудников) потенциального поставщика услуг, чтобы выяснить: а) не является ли эта фирма "дутой" (она может продать вам ООД или создать сеть FR, а потом "лопнуть"; тогда вы останетесь с "грудой железа", которое невозможно либо очень дорого адаптировать к другим сетям); б) обеспечивается ли информационная безопасность приобретенного ООД или созданной сети, т. е. нет ли возможности "постороннего воздействия" (прямого и/или косвенного) на конфиденциальную информацию, циркулирующую в вашей сети.
3. Заключая договор c оператором на подключение к сети FR (покупая у него ООД) или с сетевым интегратором на создание корпоративной сети FR, необходимо предусмотреть в договоре пункт, в котором будут оговариваться условия эксплуатации и обслуживания вашего ООД или АКД. Они должны предусматривать: во-первых, бесплатную (либо за минимальную цену) замену или модернизацию аппаратно-программных средств при переходе на новые (усовершенствованные) стандарты FR; во-вторых, предоставление пользователям данной сети FR доступа к пользователям других сетей FR, применяющим ООД других стандартов FR, или обеспечение интеграции ведомственной сети (с помощью соответствующих "шлюзов") с другими сетями FR, также функционирующими на основе других стандартов FR.
Технология Frame Relay(FR, ретрансляция кадров) ориентирована на использование в сетях с коммутацией пакетов. Сама технология охватывает только физический и канальный уровни OSI. Сетью Frame Relay принято считать любую сеть, использующую на нижних двух уровнях управления одноименную технологию. Основное отличие Frame Relay от Х.25 — в механизме обеспечения достоверности информации. Сеть Х.25 разрабатывалась с учетом плохих аналоговых каналов связи, имевшихся в то время, и поэтому в ней приняты весьма трудоемкие меры по обеспечению достоверности, требующие для своей реализации больших временных затрат. Именно поэтому сеть Х.25 является сетью с гарантированной доставкой информации.
Технология FR разрабатывалась с учетом уже достигнутых в телекоммуникациях высоких скоростей передачи данных и низкого уровня ошибок в современных сетях. Таким образом, сеть Frame Relay ориентирована на хорошие цифровые каналыпередачи информации, и в ней отсутствует проверка выполнения соединения между узлами и контроль достоверности информации(контроль за появлением ошибок) на канальном уровне, а именно на этом уровне в FR выполняется мультиплексирование потока данных в кадры. Каждый кадр канального уровня содержит заголовок, который используется для маршрутизации трафика. Контроль достоверности передачи осуществляется на верхних уровнях модели OSI. При обнаружении ошибки повторная передача кадра не производится, а искаженный кадр просто выбрасывается.
Таким образом в сети Frame Relay обеспечивается гарантированная согласованная скорость передачи информации. Скорость передачи может быть весьма большой: в диапазоне от 56 Кбит/с до 44 Мбит/с, но без гарантии достоверности доставки.
Компонентами сети Frame Relay являются устройства трех основных категорий:
l устройства DTE (Data Terminal Equipment);
l устройства DCE (Data Circuit-Terminating Equipment);
l устройства FRAD (Frame Relay Access Device).
Также как и в сети X.25, основу Frame Relay составляют виртуальные каналы (virtual circuits). Виртуальный канал в сети Frame Relay представляет собой логическое соединение, создаваемое между двумя устройствами DTE в сети Frame Relay и используемое для передачи данных.
В сети Frame Relay используется два типа виртуальных каналов — коммутируемые (SVC) и постоянные (PVC).
Коммутируемые виртуальные каналы представляют собой временные соединения, предназначенные для передачи импульсного трафика между двумя устройствами DTE в сетях Frame Relay. Процесс передачи данных с использованием SVC состоит из четырёх последовательных фаз:
l установление вызова (Call Setup) — на этом этапе организуется виртуальное соединение между двумя DTE;
l передача данных (Data Transfer) — непосредственная передача данных;
l ожидание (Idle) — передача данных через уже существующее виртуальное соединение не производится; если период ожидания превысит установленное значение, соединение может быть завершено автоматически;
l завершение вызова (Call Termination) — выполняются операции, необходимые для завершения соединения.
Постоянные каналы представляют собой постоянное соединение, обеспечивающее информационный обмен между двумя DTE-устройствами. Процесс передачи данных по каналу PVC имеет всего две фазы: передача данных и ожидание.
Для обозначения виртуальных каналов в сети Frame Relay используются идентификаторы DLCI (Data-Link Connection Identifier), выполняющие ту же роль, что и номера логического канала в сетях X.25. DLCI определяет номер виртуального порта для процесса пользователя.
В технологии Frame Relay задействуются протоколы только на физическом и канальном уровнях. Протокол физического уровня описывается весьма распространенным стандартом I.430/431.
Протоколом канального уровня в Frame Relay является LAP-F — весьма упрощенная версия протокола LAP-D, описывающего взаимодействие соседних узлов либо как процедуру без установления соединения, либо как процедуру с установлением соединения без подтверждения.
На остальных уровнях могут работать протоколы любых сетей с коммутацией пакетов. В частности, с технологией Frame Relay хорошо согласуются стек протоколов TCP/IPи протоколы сети Х.25.
Протокол LAP-F в сетях Frame Relay имеет два режима работы: основной и управляющий. В основном режиме кадры передаются без преобразования и контроля, как в обычных коммутаторах. Поэтому достигается высокая производительность, тем более, что подтверждения передачи не требуется.
Упрощена и процедура передачи пакетов из локальных сетей: они просто вкладываются в кадры канального уровня, а не в пакеты сетевого уровня, как в Х.25.
Кадр протокола Frame Relay содержит минимально необходимое количество служебных полей. Его формат, реализованный в соответствии с протоколом HDLC, показан ниже.
| флаг — 1байт | Заголовок кадра — 2 байта | Данные | FCS — 2 байта | флаг — 1 байт |
В поле заголовка кадра размещается информация, используемая для управления виртуальными соединениями и процессами передачи данных в сети (в частности, поле адреса, содержащее адреса сетевых узлов источника и получателя кадра).
Поле данных в кадре Frame Relay имеет переменную длину (но не более 8000 байтов, большинство сетей Frame Relay работает с кадрами длиной 1024 байта) и предназначено для переноса блоков данных протоколов верхних уровней. Поле FCS содержит 16-разрядную контрольную сумму всех полей кадра Frame Relay, за исключением поля «флаг».
Проверка достоверности преобразования информации в сетях Frame Relay должна выполняться, как уже упоминалось, на верхних уровнях управления. В этом отношении технология Frame Relay подобна основным технологиям локальных сетей, таким как Ethernet, Token Ring, FDDI, которые тоже искаженные кадры не корректируют, а просто выбрасывают.
Поддержка «качества обслуживания» обеспечивается выполнением заказа качества обслуживания, в котором указывается согласованная скорость передачи данных (Committed Information Rate) и некоторые дополнительные параметры: гарантируемый объем передаваемых данных (committed burst size) и не гарантируемый объем передаваемых данных (excess burst size). Если пользователь сам нарушает согласованную скорость ввода информации в сеть, кадр с такой информацией получает низший приоритет обслуживания и ему не гарантируется качество обслуживания, он может быть даже выброшен из сети в случае перегрузки последней.
Frame Relay - это стандартизированная технология глобальной сети (WAN), которая определяет физический уровень и уровень канала передачи данных цифровых телекоммуникационных каналов с использованием методологии коммутации пакетов . Первоначально разработанный для транспортировки через инфраструктуру цифровой сети с интеграцией служб (ISDN), он может использоваться сегодня в контексте многих других сетевых интерфейсов.
Сетевые провайдеры обычно реализуют Frame Relay для голоса ( VoFR ) и данных в качестве метода инкапсуляции , используемого между локальными сетями (LAN) через WAN. Каждый конечный пользователь получает частную линию (или выделенную линию ) к узлу Frame Relay . Сеть Frame Relay обрабатывает передачу по часто изменяющемуся пути, прозрачному для всех широко используемых конечными пользователями протоколов WAN. Он дешевле, чем выделенные линии, и это одна из причин его популярности. Чрезвычайная простота настройки пользовательского оборудования в сети Frame Relay является еще одной причиной популярности Frame Relay.
С появлением Ethernet по оптоволокну, MPLS , VPN и специализированных широкополосных услуг, таких как кабельный модем и DSL , Frame Relay в последние годы стал менее популярным.
СОДЕРЖАНИЕ
Техническое описание
Разработчики Frame Relay стремились предоставить телекоммуникационные услуги для рентабельной передачи данных для прерывистого трафика между локальными сетями (LAN) и между конечными точками в глобальной сети (WAN). Frame Relay помещает данные в блоки переменного размера, называемые «кадрами», и оставляет все необходимые исправления ошибок (например, повторную передачу данных) конечным точкам. Это ускоряет общую передачу данных. Для большинства услуг сеть предоставляет постоянный виртуальный канал (PVC), что означает, что клиент видит постоянное выделенное соединение без необходимости платить за выделенную линию на полный рабочий день , в то время как поставщик услуг определяет маршрут , по которому проходит каждый кадр. до пункта назначения и может взимать плату в зависимости от использования.
Предприятие может выбрать уровень качества обслуживания , отдавая приоритет некоторым фреймам и делая другие менее важными. Frame Relay может работать на частичных несущих T-1 или на полных несущих системы T (за пределами Северной и Южной Америки, E1 или полная E-несущая ). Frame Relay дополняет и предоставляет услуги среднего уровня между ISDN с базовой скоростью , которая предлагает полосу пропускания 128 кбит / с, и асинхронным режимом передачи (ATM), который работает в некоторой степени аналогично Frame Relay, но со скоростью от 155,520 Мбит / с до 622,080 Мбит / с.
Frame Relay часто служит для соединения локальных сетей (LAN) с основными магистралями , а также в общедоступных глобальных сетях (WAN), а также в средах частных сетей с выделенными линиями по линиям T-1. Для этого требуется выделенное соединение в период передачи. Frame Relay не обеспечивает идеального пути для передачи голоса или видео, и то и другое требует стабильного потока передачи. Однако при определенных обстоятельствах для передачи голоса и видео используется Frame Relay.
Frame Relay возникла как расширение цифровой сети с интегрированными услугами (ISDN). Его разработчики стремились обеспечить возможность передачи в сети с коммутацией пакетов по технологии с коммутацией каналов. Технология стала автономным и экономичным средством создания глобальной сети.
Коммутаторы Frame Relay создают виртуальные каналы для подключения удаленных локальных сетей к глобальной сети. Сеть Frame Relay существует между пограничным устройством LAN, обычно маршрутизатором, и коммутатором оператора связи. Технология, используемая оператором для передачи данных между коммутаторами, варьируется и может различаться для разных операторов (т. Е. Для функционирования практическая реализация Frame Relay не должна полагаться исключительно на собственный механизм транспортировки).
Сложность технологии требует глубокого понимания терминов, используемых для описания работы Frame Relay. Без четкого понимания работы Frame Relay трудно устранить неполадки с его производительностью.
Структура кадра Frame Relay практически полностью повторяет структуру, определенную для LAP-D. Анализ трафика может отличить формат Frame Relay от LAP-D по отсутствию поля управления.
Блок данных протокола
Каждый блок данных протокола Frame Relay (PDU) состоит из следующих полей:
- Поле флага . Флаг используется для выполнения высокоуровневой синхронизации канала передачи данных, которая указывает начало и конец кадра с помощью уникального шаблона 01111110. Чтобы гарантировать, что шаблон 01111110 не появляется где-то внутри кадра, используются процедуры вставки и удаления битов .
- Адресное поле . Каждое поле адреса может занимать октеты со 2 по 3, со 2 по 4 или октеты со 2 по 5, в зависимости от диапазона используемого адреса. Двухоктетное поле адреса состоит из БИТОВ РАСШИРЕНИЯ ПОЛЯ АДРЕСА = EA = и БИТА C / R = КОМАНДА / ОТВЕТ.
- DLCI - биты идентификатора соединения канала передачи данных. DLCI служит для идентификации виртуального соединения , так что принимающий конец знает , какая информация о соединении кадр принадлежит. Обратите внимание, что этот DLCI имеет только локальное значение. Один физический канал может мультиплексировать несколько различных виртуальных соединений.
- Биты FECN, BECN, DE . Эти биты сообщают о перегрузке:
- FECN = бит прямого уведомления о перегрузке
- BECN = бит обратного явного уведомления о перегрузке
- DE = Отменить бит правомочности
Контроль перегрузки
Сеть Frame Relay использует упрощенный протокол на каждом узле коммутации. Простота достигается за счет исключения построчного управления потоком. В результате предлагаемая нагрузка во многом определяет производительность сетей Frame Relay. Когда предлагаемая нагрузка высока из-за всплесков в некоторых службах, временная перегрузка на некоторых узлах Frame Relay приводит к падению пропускной способности сети. Следовательно, для сетей Frame Relay требуются некоторые эффективные механизмы для управления перегрузкой.
Контроль перегрузки в сетях Frame Relay включает в себя следующие элементы:
После того, как сеть установила соединение, граничный узел сети Frame Relay должен контролировать поток трафика соединения, чтобы гарантировать, что фактическое использование сетевых ресурсов не превышает эту спецификацию. Frame Relay определяет некоторые ограничения на скорость передачи информации пользователя. Это позволяет сети устанавливать скорость передачи информации конечного пользователя и отбрасывать информацию при превышении скорости доступа по подписке.
Явное уведомление о перегрузке предлагается в качестве политики предотвращения перегрузки. Он пытается поддерживать работу сети в желаемой точке равновесия, чтобы можно было обеспечить определенное качество обслуживания (QoS) для сети. Для этого в поле адреса Frame Relay были включены специальные биты управления перегрузкой: FECN и BECN. Основная идея - избежать накопления данных внутри сети.
FECN означает прямое явное уведомление о перегрузке. Бит FECN может быть установлен в 1, чтобы указать, что в направлении передачи кадра возникла перегрузка , поэтому он информирует адресат о возникновении перегрузки. BECN означает обратное явное уведомление о перегрузке. Бит BECN может быть установлен в 1, чтобы указать, что в сети возникла перегрузка в направлении, противоположном передаче кадра, поэтому он информирует отправителя о возникновении перегрузки.
Источник
Frame Relay начинался как урезанная версия протокола X.25, освобождающая себя от бремени исправления ошибок, обычно связанного с X.25. Когда Frame Relay обнаруживает ошибку, он просто отбрасывает ошибочный пакет. Frame Relay использует концепцию совместного доступа и опирается на метод, называемый «максимальным усилием», при котором исправление ошибок практически не существует и практически не возникает никаких гарантий надежной доставки данных. Frame Relay обеспечивает инкапсуляцию в соответствии с отраслевым стандартом, используя сильные стороны высокоскоростной технологии с коммутацией пакетов, способной обслуживать несколько виртуальных каналов и протоколов между подключенными устройствами, такими как два маршрутизатора.
Хотя Frame Relay стал очень популярным в Северной Америке, он никогда не пользовался большой популярностью в Европе. X.25 оставался основным стандартом до тех пор, пока широкая доступность IP не сделала коммутацию пакетов почти устаревшей. Иногда он использовался в качестве магистрали для других сервисов, таких как X.25 или IP-трафик. Если в США Frame Relay использовался также в качестве носителя трафика TCP / IP, в Европе магистральные сети для IP-сетей часто использовали ATM или PoS , позже замененные на Carrier Ethernet.![image_print]()
Frame Relay представляет собой стандартный протокол объединения локальных сетей, который обеспечивает методы быстрой и эффективной передачи информации от пользовательских устройств до мостов и маршрутизаторов ЛВС.
Протокол Frame Relay использует кадры, подобные по структуре кадрам LAPD и отличающиеся от последних тем, что взамен заголовка кадра помещается 2-байтовое поле заголовка Frame Relay. Заголовок Frame Relay содержит заданное пользователем поле DLCI, которое служит адресом получателя данного кадра. Поле заголовка содержит также биты насыщения и состояния, которые передаются пользователю со стороны сети.
Виртуальные устройства (VC)
Кадры Frame Relay передаются получателям с использованием виртуальных устройств (логический путь между отправителем и получателем). Виртуальные устройства могут быть постоянными (PVC) или коммутируемыми (SVC). PVC организуются административными методами администратором сети для создания соединений «точка-точка». Коммутируемые соединения SVC организуются по мере надобности (подобно телефонным звонкам).
Преимущества Frame Relay
Технология Frame Relay является привлекательной альтернативой использованию выделенных линий и сетей X.25 для соединения мостов и маршрутизаторов ЛВС. Успех протокола Frame Relay обусловлен двумя факторами:
- Поскольку виртуальные устройства занимают полосу канала только при реальной передаче данных, в одной линии передачи может сосуществовать множество виртуальных устройств. В дополнение к этому каждое виртуальное устройство может при необходимости использовать более широкую полосу, что обеспечивает повышение скорости передачи данных.
- Повышение надежности каналов связи и расширение возможностей обработки ошибок в оконечных устройствах (пользовательских станциях) позволяет протоколу Frame Relay просто отбрасывать кадры с ошибками, снижая затраты времени на процедуры обработки ошибок на уровне протокола.
Эти два фактора делают технологию Frame Relay удобным решением для организации сетей передачи. Однако в силу перечисленных особенностей Frame Relay требуется проверка корректности работы системы и отсутствие потерь при передаче данных.
Стандарты для протокола Frame Relay были разработаны одновременно ANSI и CCITT. Отдельная спецификация LMI в основном включена в стандарты ANSI. При дальнейшем рассмотрении протоколов описаны основные аспекты обоих вариантов спецификаций.
Структура кадров Frame Relay базируется на протоколе LAPD. В структуре Frame Relay заголовки кадров несколько изменены и включают идентификатор соединения на канальном уровне DLCI (Data Link Connection Identifier) и биты насыщения взамен полей адреса и управления. Структура специфической части заголовка Frame Relay имеет размер 2 байта и показана на рисунке.
Структура заголовка Frame Relay
10-битовое поле DLCI представляет собой адрес получателя и соответствующее соединение PVC.
Указывает, что содержит кадр – команду или отклик.
Поле расширенной адресации занимает до 2 битов заголовка Frame Relay и позволяет увеличить число адресуемых устройств.
Информация
Информационное поле может включать кадры других протоколов, таких как X.25, IP или SDLC (SNA).
Биты ECN
При возникновении в сети насыщения в точке, которая не может обрабатывать новые данные, начинается отбрасывание кадров. Отброшенные кадры передаются повторно, что усугубляет насыщение сети. Для предотвращения таких ситуаций было разработано несколько механизмов, позволяющих уведомлять пользовательские устройства о приближении к насыщению для того, чтобы устройство могло соответствующим образом управлять потоком данных.
Для оповещения пользовательских устройств о насыщении в линии используются два бита заголовка кадров Frame Relay – бит прямого уведомления FECN (Forward Explicit Congestion Notification) и бит обратного уведомления BECN (Backward Explicit Congestion Notification). Для поля FECN устанавливается значение 1 в кадрах, передаваемых в направлении получателя (downstream) при возникновении насыщения на пути передачи данных. В этом случае все узлы нисходящего потока и подключенные к ним пользовательские устройства узнают о насыщении в линии. Для бита BECN значение 1 устанавливается в кадрах, передаваемых обратно в направлении отправителя кадров. Эти уведомления говорят отправителю о необходимости снижения скорости передачи данных.
![DLCI]()
Биты насыщения устанавливаются в соответствии с DLCI
Консолидированное управление на канальном уровне (CLLM)
Состояние соединения (LMI)
Каждому значению DLCI соответствует постоянное виртуальное устройство PVC (Permanent Virtual Circuit). Иногда возникает необходимость передачи информации о соединении (например, о состоянии активности интерфейса) по корректным значениям DLCI для интерфейса и состояние каждого PVC. Такая информация передается с использованием DLCI 1023 или DLCI 0 (в зависимости от используемого стандарта.
Вместе с LMI может также передаваться информация о состоянии групповых передач (multicast status). Групповой передачей называются такие случаи, когда маршрутизатор передает кадр по зарезервированному значению DLCI, известному как multicast-группа. В таких случаях сеть копирует групповые кадры и доставляет их по предопределенному списку DLCI (группе пользователей сразу).
Возможность отбрасывания (DE)
При возникновении насыщения в линии сеть должна решить какие кадры могут быть отброшены для освобождения полосы канала. Бит DE предоставляет сети информацию для решения вопроса о возможности отбрасывания кадров. Сеть будет в первую очередь отбрасывать кадры с установленным флагом DE (1).
Бит DE может быть установлен пользователем в кадрах, доставка которых может быть задержана (низкий приоритет). Кроме того, сеть может устанавливать флаг DE для того, чтобы показать другим узлам возможность отбрасывания данного кадра при возникновении насыщения.
ANSI T1.618
Стандарт T1.618 описывает протокол, поддерживающий фазу переноса данных сервиса Frame Relay, определенного в стандарте ANSI T1.606. Стандарт T1.618 основан на подмножестве ANSI T1.602 (LAPD), называемом Core Aspects (основные аспекты) и используемом коммутаторами и постоянными виртуальными каналами.
T1.618 использует явные уведомления о насыщении, передаваемые сетью пользовательским устройствам. Уведомления о насыщении содержат код, показывающий причину насыщения, и список всех DLCI, для которых требуется снижение уровня трафика, чтобы преодолеть насыщение.
ANSI T1.617
Для организации коммутируемых виртуальных устройств SVC (Switched Virtual Circuit) пользователи Frame Relay должны открыть диалог с сетью, используя сигнальные спецификации T1.617. Эта процедура приводит к выделению DLCI для коммутируемого виртуального устройства. После открытия диалога применяются процедуры T1.618.
Для организации постоянного виртуального устройства PVC используется протокол организации соединений (setup protocol), идентичный протоколу D-каналов в ISDN и описанный в спецификации T1.617.
При использовании ISDN пользователи могут применять канал D для организации соединений. Для других типов абонентов (не ISDN) канала D не существует, поэтому диалог между пользователем и сетью должен быть отделен от других процедур передачи данных. В стандарте T1.617 для этого зарезервировано значение DLCI 0.
Стандарт T1.617 также содержит спецификации согласования параметров сервиса Frame Relay.
ANSI LMI
ANSI LMI представляет собой систему управления постоянными виртуальными устройствами PVC, определенную в дополнении Annex D к стандарту T1.617. ANSI LMI практически не отличается от LMI производителей, не используя лишь дополнительных расширений. В ANSI LMI зарезервировано значение DLCI 0.
LMI производителей
Manufacturers’ LMI представляет собой спецификацию Frame Relay с расширением, опубликованную в документе 001-208966 от 18 сентября 1990г.
LMI производителей определяет базовый сервис Frame Relay на основе PVC для соединения устройств DTE с сетевым оборудованием Frame Relay. В дополнение к стандарту ANSI эта спецификация включает расширенные функции и процедуры LMI. В Manufacturers’ LMI зарезервировано значение DLCI 1023.
Frame Relay NNI PVC
Интерпретация NNI (Network-to-Network – сеть-сеть) PVC для Frame Relay описана в FRF.2. Интерфейс NNI рассматривает передачу информации планов U и C (U-plane и C-plane) между двумя сетевыми узлами, находящимися в разных сетях Frame Relay.
FRF.3 обеспечивает многопротокольную инкапсуляцию для сетей Frame Relay в кадрах ANSI T1.618. Структура таких кадров Frame Relay показана на рисунке.
Адрес T1.618
(включая 10 битов DLCI)Управление Q.922 (кадр UI или I)
Дополнительный байт заполнения (00h)
Последовательность проверки кадра
Структура кадра FRF.3
Поле NLPID (Network Level Protocol ID идентификатор протокола сетевого уровня) обозначает тип инкапсулируемого протокола. На приведенном ниже рисунке показаны значения NLPID и соответствующие протоколы. Например, значение 0xCC говорит об инкапсуляции кадров IP.
Многопротокольная инкапсуляция Frame Relay
UNI SVC
FRF.4 представляет собой соглашение о коммутируемых виртуальных соединениях Frame Relay для интерфейса «пользователь-сеть» (UNI). Это соглашение позволяет использовать оборудование, подключенное к отличным от ISDN сетям Frame Relay или к сетям ISDN, использующим только case A.
- ss
- Call proceeding (обработка вызова).
- Connect (соединение).
- Connect Acknowledge (подтверждение соединения).
- Disconnect (разъединение).
- Progress (продолжение процесса).
- Release (освобождение).
- Release complete (освобождение завершено).
- Setup (установка).
- Status (состояние).
- Status enquiry (запрос состояния).
![UNI-SVC]()
Декодирование UNI SVC
NNI SVC
Анализаторы протоколов RADCOM поддерживают также декодирование кадров NNI (Network-to-Network) SVC в соответствии с соглашением о реализации Frame Relay Forum FRF.10. Это соглашение применяется к коммутируемым виртуальным устройствам SVC для Frame Relay NNI и SPVC. Соглашение применимо также к интерфейсам NNI, в которых обе сети являются частными, одна сеть является частной, а вторая – публичной или обе сети относятся к сетям общего пользования. Такие кадры автоматически распознаются анализатором и корректно декодируются.
FRF.11
Frame Relay в настоящее время является основной компонентой множества крупных сетей. Протокол требует минимального набора функций коммутации для пересылки пакетов переменного размера через сеть. Базовый протокол Frame Relay, описанный в соглашениях о реализации Frame Relay Forum UNI (интерфейс “пользователь-сеть) и NNI (межсетевой интерфейс), был дополнен соглашениями, которые детализируют методы передачи структурированных данных в информационных полях базовых кадров Frame Relay. Эти методы обеспечивают поддержку различных приложений, включая мосты ЛВС, маршрутизацию IP и SNA.
FRF.11 расширяет поддержку приложений Frame Relay, включая сюда возможность передачи голосового (телефонного) трафика. В частности, спецификация FRF.11 предназначена для решения следующих задач:
- Передача сжатых голосовых потоков в кадрах Frame Relay.
- Поддержка широкого набора алгоритмов компрессии голоса.
- Эффективное использование узкополосных соединений Frame Relay.
- Мультиплексирование до 256 субканалов в один Frame Relay DLCI.
- Поддержка множества голосовых потоков одного или различных субканалов в одном кадре.
Поддержка субканалов передачи данных на мультиплексируемых Frame Relay DLCI.
FRF.12
FRF.12 представляет собой соглашение о реализации фрагментации (Fragmentation Implementation Agreement) в сетях Frame Relay. Фрагментация очередей снижает как абсолютное значение задержки, так и вариации задержки в сетях Frame Relay за счет деления больших пакетов на более мелкие части и последующей сборки исходных пакетов на приемной стороне. Такая возможность особенно существенна при одновременной передаче голоса и другого критичного к задержкам трафика (например, критически важные приложения SNA) с нечувствительными к задержкам данными по одному каналу PVC. Основным достоинством фрагментации является возможность использования общих линий доступа UNI или линий NNI и/или PVC для одновременной передачи больших пакетов и критичного к задержкам трафика.
Соглашение о фрагментации обеспечивает для терминального (DTE) и коммуникационного (DCE) оборудования Frame Relay возможность передавать большие пакеты данных в виде кадров меньшего размера с последующей сборкой пакетов устройством DTE или DCE на стороне приемника. Фрагментация кадров требуется для контроля задержки и ее вариаций при передаче чувствительного к задержкам трафика (например, телефонного) через один интерфейс с потоками обычных (нечувствительных к задержкам) данных. Фрагментация позволяет чередовать критичный к задержкам трафик одного PVC с фрагментами больших пакетов другого PVC на одном физическом интерфейсе.
FRF.12 поддерживает три варианта фрагментации:
- Локальная с использованием интерфейса Frame Relay UNI между устройствами DTE/DCE одного ранга.
- Локальная с использованием интерфейса Frame Relay NNI между устройствами DCE одного ранга.
- Сквозная между двумя устройствами Frame Relay DTE, соединенными через одну или несколько сетей Frame Relay.
При использовании сквозного режима процедура фрагментации прозрачна для сетей Frame Relay, расположенных между приемным и передающим устройствами DTE.
FREther
FREther представляет собой вариант Frame Relay, который содержит поле EtherType после заголовка Frame Relay. Этот вариант обеспечивает дополнительный способ инкапсуляции в сетях Frame Relay, используемый некоторыми заказчиками.
Timeplex (BRE2)
Фирменный (proprietary) протокол BRE (Bridge Relay Encapsulation), разработанный компанией Ascom Timeplex, позволяет расширять мосты через WAN-каналы за счет инкапсуляции. BRE2 представляет собой расширенный вариант стандарта, который обеспечивает повышение производительности за счет работы на канальном уровне, требующей меньшей настройки, и поддержки собственного протокола маршрутизации. Протокол BRE2 был реализован в программах маршрутизаторов версии 4.0 и поддерживается программами версий 4.x и 5.x.
Читайте также:
