[转]帧中继术语

http://hi.baidu.com/luke0756/blog/item/ddc2d013a8155726dd5401de.html

http://www.chinaitpower.com/2005September/2005-09-13/208211.html

 

 

4.Frame-Relay(帧中继)

4.1)FR:
包交换网络，或者分组交换网络，共享带宽,通过DLCI用来区分不同的VC。

4.2)FR中的相关概念：
DLCI:(数据链路连接标识符)用来标明源和目标之间的一条逻辑链路。
     DLCI是FR中的第二层地址，相当于以太网中的MAC地址，只具有本地意义。
     (0~1023,可用于DLCI分配的范围16~~~1007)

LMI：（本地管理接口）
     用来管理和维护逻辑链路。cisco/q933a(欧洲标准)/ansi（北美标准）
     LMI管理的VC状态有3种。
     a)active state(活动状态)
      ISDN链路可以进行数据包的传递。
     b)inactive state(非活动状态)
      本地路由器与ISDN交换机之间可以进行数据包的传递，而对端路由器与FR交换机之间不可以进行数据传输。
     c)删除状态。
      本地路由器没有从FR交换机接收到LMI，本地连接已经断开。

4.3)FR的工作原理：
                   状态查询(frame-relay交换表)
                   返回DLCI
                   逆向ARP查询（通过DLCI查找对端的IP地址）
                   建立frame-relay map（本地DLCI，远程IP地址）
                   每60秒发送逆向ARP，验证对端是否活跃。
                   每10 秒发送keepalive,维持连接。

4.4)FR的网络拓朴结构：
1)hub-and-spoke(星形拓朴)
   需要的VC数量最少，最经济实用。

2)full-mesh(全网状拓朴)
   所有节点有到其它节点的全物理连接。
   提供冗余备份,但是成本太高。

3)partial-mesh(部分网状)
并不是所有的节点都有到其它节点的全物理连接。

4.5)FR的接口类型：
a)physical interface:
   物理接口
b)point-to-point subinterface:
   点到点子接口
   (建立映射时，只能使用frame-relay interface-dlci)
c)multipoint subinterface:
多点子接口(要求所有节点处于同一个网络)

4.6)帖中继的配置:(利用静态映射)
  

4.6.1)点到点子接口
                              

                               R2(s0)__________Frame-Relay__________(s0.1)R1

   R1:
   !
   interface s0
   no ip address
   encapsulation frame-relay
   no frame inverse-arp
   no arp frame-relay
   no shut
   !
   interface s0.1 point-to-point
   ip address 172.16.10.1 255.255.255.0
   no frame-relay inverse-arp
   no arp frame-relay
   frame-relay interface-dlci 102
   !
   ""注意在point-to-point 子接口建立帧中继映射时，只能使用frame-relay interface dlci命令。

4.6.2)多点子接口：
   (要求所有参与frame-relay的接口都要处于同一个子网)
  

                    R2(s0)__________Frame-Relay__________(s0.1)R1
                                   /
                                  /
                    R3(s0)-------/

    R1:
    !
    interface s0
    no ip address
    encapsulation frame-relay
    no frame-relay inverse-arp
    no arp frame-relay
    no shutdown
    !
    interface s0.1 multipoint
    ip address 172.16.123.1 255.255.255.0
    no frame-relay inverse-arp
    no arp frame-relay
    frame-relay map ip 172.16.123.2 102 broadcast
    frame-relay map ip 172.16.123.3 103 broadcast

    注意，当R2，R3上建立帧中继映射时，除了建立到R1的映射外，还要互相为对方建立映射。
   
    在帧中继网络中，当所有接口处于同一个子网时，连通性与三层路由协议无关，只与二层映射有关。
                   当所有接口不是都处于同一个子网时，子网与子网之间的连通性与二层映射无关，只与三层路由协议有关。

4.6.3)FR的验证：
    1)show interface (显示有关封装及第一二层信息及LMI/DLCI的信息)
    2)show frame-relay lmi
    3)sow frame-relay pvc
    4)show frame-relay map
    5)#clear frame-relay-inarp (清空帧中继映射)
    6)debug frame-relay lmi (调试FR LMI)

5. FR Traffic-Shapping(帧中继的流量整形)
  
在帧中继网络中，当发送方发送数据的速率与接收方接收数据的速率不一致时，就发生了拥塞。
解决拥塞的办法就是采用帧中继的流量整形。

帧中继提供三种形式的流量整形：
a)速率增强
b)根据BECN动态调整
c)调用队列

                    
5.1)帧中继流量整形的概述。
  
Bc:承诺突发
     在△t内，允许传递的最大流量，单位为bit,这部分流量是得到服务提供商的保证的。

Be:超额突发
     在CIR之外，允许传递的最大流量，单位为bit,这部分流量是不会得到服务提供商的保证的。

△t:计算间隔
     用来计算流量的一个时间值,单位为s.

CIR:承诺信息率
     在△t是间段内的平均速率,单位为bit/s.
      CIR=Bc/△t

EIR:超额信息率
     服务提供商提供给用户的最大带宽,单位为bit/s.
     EIR=CIR+Be/△t
     所有大于EIR的流量会被丢弃。通常EIR=LAR。

LAR:(本地接入速率)
     实际就是接口带宽,单位为bit/s.

FECN:前向显示拥塞通知。
     当帧中继网络中发生拥塞的时候，会向目标发送FECN，指示网络中已经发生拥塞。

BECN:后向显示拥塞通知。
      当帧中继网络中发生拥塞的时候，会向源发送FECN，指示网络中已经发生拥塞。

DE:允许丢弃
      所有大于CIR的流量，DE会被置为1。当帧中继网络中没有发生拥塞的时候，可以传递,
      一旦发生拥塞，最先丢弃DE为1的流量。

                            (Bc+Be)|           /
                                   |          /
                                   |         /
                                   |    c   /
                                   |       /  
                                   |     EIR   
                                 Bc|     / b /
                                   |    /   /
                                   |   / CIR   
                                   | / /     a
                                   | //       
                                   |/______________
                                              △t   

      a区域内的流量DE=0.
      b区域内的流量DE=1.
      c区域内的流量丢弃.

      
   例：
   ISP对超过48kbps的流量加上de标志，对64kbps以上的流量会drop，△t=125ms.
   由题可知：
   CIR=48000bit/s
   EIR=64000bit/s
   △t=1/8s

   CIR=Bc/△t推出Bc=CIR x △t=48000x1/8=6000bit
   EIR=(Bc+Be)/△t推出Be=EIR x △t-Bc=64000 x 1/8-6000=2000bit
  
   !
   map-class frame-relay cisco
   frame-relay cir 48000
   frame-relay bc 6000
   frame-relay be 2000
   !
   interface s0
   frame-relay traffic-shaping
   frame-relay class cisco
   !
   

   帧中继的流量整形有一套缺省值：
   Bc=7000 bit
   Be=0 bit
   cir=56000 bit/s
   tc=125ms
   mincir=1/2cir=28000 bit/s

       Access Target    Byte   Sustain   Excess    Interval Increment Adapt
VC     List   Rate      Limit bits/int bits/int (ms)      (bytes)   Active
502           56000     875    7000      0         125       875       -
503           56000     875    7000      0         125       875       -
504           56000     875    7000      0         125       875       -
506           56000     875    7000      0         125       875       -
501           64000     1500   8000      4000      125       1000      -

   设置DE=1的方法：
   !
   frame-relay de-list <list-number> {protocol <protocol> | interface type number} <characteristic>
  
   characteristic:
                   gt
                   list <access-list-number>
                   lt
                   tcp port
                   udp port

   !
   interface s0
   frame-relay de-group <group-number> <dlci>

5.2)速率增强

                                   R1-----------Frame-Relay------------R2
                                   9K                              1.544M

R2：
!
map-class frame-relay cisco
frame-relay traffic-rate 9000 1544000
!
interface s0
encapsulation frame-relay
frame-relay traffic-shaping
frame-relay class cisco
!

"frame-relay traffic-rate <CIR(bit/s)> [EIR(bit/s)]"
   CIR=Bc/△t
   EIR=CIR+Be/△t 缺省为接口的bandwidth.

5.3)根据BECN动态调整

   当返回的BECN包增加时，表明帧中继网络出现了拥塞，此时路由器可以动态的降低发送速率，当返回的BECN包减少时，路由器
   又可以动态的增加发送速率。

   !
   map-class frame-relay cisco
   frame-relay adaptive-shaping becn
   frame-relay mincir 16000            (速率最多降低到多少)
   !
   interface s0
   encapsulation frame-relay
   frame-relay traffic-shaping
   frame-relay class cisco
   !

5.3)调用队列：
   !
   map-class frame-relay cisco
   frame-relay {priority-group <list-number> | custom-queue-list <list-number>}
   !
   interface s0
   encapsulation frame-relay
   frame-relay traffic-shaping
   frame-relay class cisco
   !

5.4)映射类应用的规则：(就近原则)
   1.VC
   2.子接口
   3.物理接口
   4.如果都没有，为流量应用缺省值。

   在VC上如何调用映射类：
   !
   interface s0
   encapsualtion frame-relay
   frame-relay map ip 172.16.10.2 102 broadcast
   frame-relay interface-dlci 102
   class cisco
  
   在VC上调用映射类，需要进到VC配置模式，
   只有frame-relay interface-dlci能够进到VC配置模式，
   frame-relay map 不能进到VC配置模式。

   "frame-relay interface-dlci 102
    class cisco"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

===================================================

 

 

 

1.概况

帧中继是一种局域网互联的 WAN 协议，它工作在 OSI 参考模型的物理层和数据链路层。它为跨越多个交换机和路由器的用户设备间的信息传输提供了快速和有效的方法。
帧中继是一种数据包交换技术，与 X.25 类似。它可以使终端站动态共享网络介质和可用带宽。帧中继采用以下两种数据包技术：1）可变长数据包；2）统计多元技术。它不能确保数据完整性，所以当出现网络拥塞现象时就会丢弃数据包。但在实际应用中，它仍然具有可靠的数据传输性能。
帧中继是在一个单一的物理链路上统计复用多个数据流，每个数据流称之为虚电路（VC）。
　帧中继帧通过“虚电路”传输到其目的地， 帧中继的虚电路是源点到目的点的逻辑链路，它提供终端设备之间的双向通信路径，并由数据链路连接标识符（DLCI）唯一标识。DLCI必定是唯一的，只要对于这两个设备一致，DLCI的值可以是任何有效的数字。DLCI有效数字为16-1007，0-15和1008=1023保留。帧中继采用复用技术，将大量虚电路复用为单一物理电路以实现跨网络传输。这种能力可以降低连接终端的设备和网络的复杂性。虚电路能够通过任意数量的位于帧中继数据包转换网络上的中间交换机。
　帧中继网络提供的业务有两种：永久虚电路（PVC）和交换虚电路（SVC）。永久虚电路由网络管理器建立用来提供专用点对点连接；交换虚电路建立在呼叫到呼叫（call-by-call）的基础上，它采用与建立 ISDN 相同的信令。
  The PVC can have four possible states.These are shown by the PVC STATUS field as follows:
  *ACTIVE -- PVC is up and functioning normally
  *INACTIVE --PVC is not up end-to-end.This may be because either there is no mapping (or incorrect mapping) for the local DLCI in the frame-relay cloud or the remote end of the PVC in deleted.
  *DELETED -- Either the Local Management Interface(DLCI) is not exchanged between the router and the local switch,or the switch does not have DLCI configured on the local switch.
  *STATIC -- no keepalive configured on the frame-relay interface of the router.

2.帧结构
帧中继（基于 LAPF Q.922）帧结构如下所示：

1 byte	2 bytes	Variable	2 bytes	1 byte
Flags	Address	Data	FCS	Flags

Flags �D 划定帧的起始和结束。该字段值不变，并表示为十六进制数 7E 或二进制数 01111110。 Address �D 包含以下信息：

6	7	8	12	13	14	15	16 bit
DLCI	C/R	E	DLCI	FECN	BECN	DE	EA

DLCI �D 数据链路连接标识符字段表示帧地址并与PVC相对应。 C/R �D 指明帧是命令还是响应。 EA �D 扩展地址字段，表示帧中继头中附加的两个字节。 FECN �D 前向显式拥塞通知（参见下面的 ECN）。 BECN �D 后向显式拥塞通知（参见下面的 ECN）。 DE �D 丢弃指示。 Data �D 包括封装上层数据。可变长字段中的每帧包括一个用户数据，或者有效载荷字段长将变为 16,000 Octets。该字段通过帧中继网络用于传输高层协议数据包（PDU）。 Frame Check Sequence �D 确保传输数据的完整性。通过源设备计算该字段值，通过接收方校验该值以确保传输的完整性。 　　帧中继帧结构遵循于 LMI 规范，它由以下各字段构成：

1 byte	2 bytes	1 byte	1 byte	1 byte	1 byte
Flags	LMI DLCI	I-Indicator	Protocol Dis	Call Ref	M-Type
Information Elements (Variable)			FCS		Flags

Flags �D 划定帧的起始和结束。 LMI DLCI �D 帧被识别为 LMI 帧，替代基本帧中继帧。LMI 协会规范中的特定 LMI DLCI 值为 DLCI = 1023。 Unnumbered Information Indicator �D 将 Poll/Final 位设置为0。 Protocol Discriminator �D 总包含一个代表 LMI 帧的值。 Call Reference �D 总包含0。当前该字段不作任何使用。 Message Type �D 将帧标签为以下其中一种信息类型： Status-Inquiry Message － 允许用户设备查询网络状态。 Status Message �D响应 Status-Inquiry Messages信息。Status Messages 包括 Keepalive 和PVC Status Message 等信息。 Information Elements �D 包括个人信息元素（IE）的可变量。IE 由以下字段构成： IE Identifier �D 唯一识别 IE。 IE Length �D 表示 IE 的长度。 Data �D 由一个或多个字节构成，其中包括封装上层数据。 Frame Check Sequence（FCS） �D 确保传输数据的完整性。

相关协议	LAPD、ISDN、X.25、LAPF
组织来源	帧中继由 ITU-T（http://www.itu.org）和 ANSI（http://www.ansi.org）定义在 ANSI T1.618 和 ANSI T1.617 中。
相关链接	http://www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/cisintwk/ito_doc/frame.htm：Understand Frame Relay

3.帧中继的拓扑

支持三种.星形,全网状,部分网状.
当中央路由器使用一个物理接口连到多个远端站点时,会引起路由方面的问题,这些问题是由横向隔离(split horizon)引起的.横向隔离是路由协议中的规则,用来消除路由回路,它不允许路由更新信息从收到该信息的接口上发出去.
解决横向隔离的问题的简易办法是使用子接口(subinterfaces).一个子接口是一个物理接口上的逻辑划分.对一个逻辑子接口应当像一个物理接口一样看待.在其上可配置多个协议,也可以关闭它,或配置像其他接口上的一般配置.但有一例外,即不能在子接口上设置封装类型,封装类型必须在主接口上定义.
通过在一个物理接口上创建多个逻辑子接口,子接口的配置解决了横向隔离的问题.横向隔离可用于路由更新信息从接口发出,而不是从该接口接收到的情况.
使用子接口包含了一个折衷.要获得正确的横向隔离的功能以及能够传递路由更新信息,需要附加的子网.此外,每个接口一定要有它自己唯一的子网,不管配置了哪个协议.
在配置子接口的过程中,必须指明它是点对点的还是多点的.
Frame Relay subinterfaces provide a mechanism for supporting partially meshed Frame Relay networks. Most protocols assume transitivity on a logical network; that is, if station A can talk to station B, and station B can talk to station C, then station A should be able to talk to station C directly. Transitivity is true on LANs, but not on Frame Relay networks unless A is directly connected to C. Additionally, certain protocols such as AppleTalk and transparent bridging cannot be supported on partially meshed networks because they require ”split horizon,” in which a packet received on an interface cannot be sent from the same interface even if received and transmitted on different VCs. Configuring Frame Relay subinterfaces ensures that a single physical interface is treated as multiple  virtual interfaces, which allows you to overcome split horizon rules. Packets received on one virtual interface can be forwarded to another virtual interface, even if they are configured on the same physical interface. Subinterfaces address the limitations of Frame Relay networks by providing a way to subdivide a partially meshed Frame Relay network into a number of smaller, fully meshed (or point-to-point) subnetworks. Each subnetwork is assigned its own network number and appears to the protocols as if it is reachable through a separate interface. (Note that point-to-point subinterfaces can be unnumbered for use with IP, reducing the addressing burden that might otherwise result.)

4.配置

(1)决定需配置的接口;
(2)配置帐中继封装;
encapsulation frame-relay
(3)配置协议方面的参数;
主机地址,每个子接口被赋予一个隔离的IP子网.
(4)配置帧中继的特性;
LMI,DLCI等,如有需要配置地址映射.
(5)验证
show frame-relay pvc 显示动态或静态配置的PVC,包括了每个PVC的DLCI,PVC状态(ACTIVE,INACTIVE或DELETED)以及这个PVC所关联的接口.
show frame-relay lmi 除检查单个PVC的状态,还可以监视路由器和交换机之间的通信状态.
show frame-relay map 用来查看已创建的DLCI映射,它们可以是静太的或动态的,在命令输出中标注出.

5.流量整型
流量整型能提供对每个虚电路的速度强制、BECN支持以及在虚电路级上的排队（WFQ、PQ或CQ）。
帧中继仅在快速交换和进程交换通道上支持流量整形。因此，要使用这一功能，在发送流量到该串行接口的所有接口上，都必须关闭其他交换方法。
帧中继的流量整形能力在很大程度上依赖于检测拥塞的能力。如果帧中继交换机发现了网络中的拥塞，它就在发向目的设备的帧中继包头中设置FECN位为1，这个数字指出了拥塞的情况。当目的设备收到该包后，它在返回包中设备BECN值为1，这就报告了网络中发生拥塞的源设备，从而应当降低传输速率。一旦发生拥塞，任何标记为可丢充的（DE），穿过与协商CIR不符的网络的包都可丢弃。丢弃包的重传留给目的设备的第四层协议（例如TCP）去解决。
如果路由器在当前时间间隔中收到BECN，它就以25%的速度降低发送速率。这个速率随着BECN的增加一直降低（限制在每个时间间隔降低一次），直到流量速率达到最小的可接爱的入/出承诺信息速率（MINCIR），这时吞吐率的下降趋势才会停止。当流量速率降下来后，它需要花费16个没有收到BECN的时间间隔来重新开始增加流量。流量按（Be+Bc）/16递增，更准确地说，当发show frame-relay pvc命令时显示的字节限制被除以16。速率回到原来的CIR值要比降下来用的时间更长。要缩短这个时间，可设置Be的值为Bc的值的七倍。
只有当帧中继流量整形是激活状态的时候，这种情况才会发生。

  *Committed Information Rate(CIR)--Rate(bits per second) the frame relay provider guarantees for data transfer.CIR values are set by the Frame Relay service provider and configured by the user on the router.
   Note:The port/interface access rate can be higher than CIR.The rate is averaged over a Tc period of time.

  *Committed Burst(Bc)--Maximum member of bits the frame relay network commits to transfer over a Committed Rate Measurement Interval(Tc).Tc=Bc/CIR.

  *Excess Burst(Be)--Maximum number of uncommitted bits the frame relay switch attempts to transfer beyond the CIR over the Committed Rate Measurement Interval(Tc).

  *Committed Rate Measurement Interval(Tc)--Time interval over which Bc or (Bc+Be) bits are transmitted.Tc is calculated as Tc=Bc/CIR.the Tc value is not directly configured on cisco routers.It is calculated after the Bc and CIR values are configured.Tc connot exceed 125ms.

  *Backwards Explicit Congestion Notification(BECN)--A bit in the Frame Relay frame header that indicates congestion in the network.When a Frame Relay switch recognizes congestion,it sets the BECN bit on frames destined for the source router,instructing the router to reduce the transmission rate.

配置：
Router(config)# map-class frame-relay ex1 创建一个映射类
Router(config-map-class)# frame-relay adaptive-shaping becn 对于吞吐率的下降，指定路由器响应BECN请求
Router(config-map-class)# frame-relay cir 128000 单位b/s，并且应当是在没有拥塞期间传输的速率
Router(config-map-class)# frame-relay bc 16000 定义映射类的承诺突发大小，通常是cir/8
Router(config-map-class)# frame-relay be 0 定义映射类的超额突发（excessive burst），如果cir=端口速度，就设定Be=0
Router(config-map-class)# frame-relay mincir 64000 这里的minicir是与电信提供商协商得到的cir，通常是实际cir的一半
Router(config-map-class)# exit
Router(config)# interface serial 0
Router(config-if)# encapsulation frame-relay
Router(config-if)# frame-rela traffic-shaping 激活帧中继traffic shaping
Router(config-if)# interface serial 0.1 point-to-point
Router(config-subif)# ip address 10.0.1.1 255.255.255.0
Router(config-subif)# frame-relay inteface-dlci 16
Router(config-fr-dlci)# class ex1

 

 

 

 

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