帧中继（FR） CISCO之CCNA篇之十

帧中继（Frame Relay，FR）技术是在OSI第二层(数据链路层)上用简化的方法传送和交数换据单元的一种技术。它是一种面向连接的数据链路技术，为提供高性能和高效率数据传输进行了技术简化，它靠高层协议进行差错校正，并充分利用了当今光纤和数字网络技术。总之,FR是一种用于构建中等高速报文交换式广域网的技术。同时它也是是由国际电信联盟通信标准化组和美国国家标准化协会制定的一种标准。

帧中继的作用和应用：
①帧使用DLCI进行标识，它工作在第二层；帧中继的优点在于它的低开销。
②帧中继在带宽方面没有限制，它可以提供较高的带宽。典型速率56K-2M/s内，最大速度可达到T3(45Mb/s)。
③采用虚电路技术，对分组交换技术进行简化，具有吞吐量大、时延小，适合突发性业务等特点，能充分利用网络资源。
④可以组建虚拟专用网，即将网络上的几个节点，划分为一个分区，并设置相对独立的网络管理机构，对分区内数据流量及各种资源进行管理；分区内各节点共享分区内网络资源，相互间的数据处理和传送相对独立，对帧中继网络中的其他用户不造成影响。采用虚拟专用网所需要费用比组建一个实际的专用网经济合算，因此对大企业用户十分有利。

帧中继和ATM的比较：
目前，计算机局域网(LAN)之间或主机间的互连主要使用两种技术：帧中继和ATM。国内很多地方都已经开始将这两种技术应用到企业网、校园网等部门网络中。目前大多数帧中继应用的运行速率为56Kbit／s／64Kbit／s或512Kbit／s，而ATM可达155Mbit／s、622Mbit／，和2．5Gbit／s，但ATM技术复杂，ATM设备比帧中继设备昂贵得多，一般用户难以接受。从未来发展看，ATM适宜承担B—ISDN(宽带综合业务数字网)的骨干网部分，用户接入网可以是时分多路复用(TDM)、帧中继、语音、图像、LAN、多媒体等，帧中继将作为用户接入网发挥其作用。

帧中继的前景：
①一种高性能，高效率的数据链路技术。
②工作在OSI参考模型的物理层和数据链路层，但依赖TCP上层协议进行纠错控制。
③提供帧中继接口的网络可以是ISP服务商；也可能是一个企业的专有企业网络。
④目前是世界上最为流行的WAN协议之一，是优秀的思科专家必备的技术之一。

帧中继的拓扑结构：

全连接（全网结构）：提供最大限度的相互容错能力；物理连接费用最为昂贵。
部分连接（部分网络结构）：对重要结点采取多链路互连方式，有一定的互备份能力。
星型结构：最常用的FR拓扑结构，由中心节点提供主要服务与应用，工程费最省。

FR概述：使用虚电路进行连接；提供面向对象的服务。它是一种同时覆盖物理层和数据链路层的技术，同样也有自己的物理地址，它的地址称为DLCI（数字链路标识号）。
FR术语：
DTE：客户端设备，CPE，数据终端设备。
DCE：数据通信设备或数据电路端接设备。
虚电路（VC）：通过为每一对DTE设备分配一个连接标识符，实现多个逻辑数据会话在同一条物理链路上进行多路复用。
数字连接识别号（DLCI）：用以识别在DTE和FR之间的逻辑虚拟电路。从提供商那里得到本地的DLCI号。
本地管理接口（LMI）：是在DTE设备和FR之间的一种信令标准，它负责管理链路连接和保持设备间的状态。Cisco 路由器支持的 LMI 标准:Cisco、ANSI T1.617 Annex D、ITU-T Q.933 Annex A。
LMI类型：管理参数，CISCO是其中的一种专用协议，另外还有ANSI LMI类型；Q933A LMI类型。

帧中继网络提供的基本业务有:
永久虚电路(PVC)：是指在FR终端用户之间建立固定的虚电路连接,其端点和业务类别由网络管理定义,用户不可自行更改。
交换虚电路(SVC)：是指两个FR终端用户之间通过虚呼叫建立虚电路连接串传送服务,传送结束后清除连接。

子接口的配置：
点到点子子接口：子接口看作是专线；每一个点到点连接的子接口要求有自己的子网；适用于星型拓扑结构。
多点子接口（和其父物理接口一样的性质）：一个单独的子接口用来建立多条PVC，这些PVC连接到远端路由器的多个子接口或物理接口；所有加入的接口都处于同一的子网中；适用于部分连接和全连接拓扑结构中。
早期的帧中继网络，要求路由器(DTE)对每个PVC都要有一个广域网串行接口。后来，通过把一个单独的广域网串行物理接口逻辑地划分成多个虚拟的子接口中，可以使一个帧中继的总体成本大降低。
注意：点到点的要配置子接口的DLCI号；点到多点的子接口DLCI号无须配置。这是因为点到点是不同的子接口对应不同子网，他们要求有自己的单独的DLCI号；点到多点是使用一个子接口来建立多条PVC，这些PVC连接到远端的路由器的多个子接口或物理接口。每个接口都使用它自己的逻辑DLCI号；因为是一个子接号对多个接口，所以做点到多点的子接口不能同时使用不同的DLCI号。

配置帧中继Frame Relay
R(config-if)#encapsulation frame-relay
在接口上封装帧中继
R(config-if)#frame-relay interface-dlci <16-1007>
指定此接口本地的DLCI号
R(config-if)#frame-relay lmi-type cisco
指定帧中继本地管理接口类型
R(config-if)#bandwidth 512 （E1/T1串行线路速率默认为56K）
指定线路速率（此步骤可选）
R(config-if)#no frame-relay inverse-arp
关闭反转ARP，缺省情况下是激活的，在配置输出信息中看不出来
R(config-if)#frame-relay map ip {对端IP地址} {本地DLCI号} broadcast
配置在DTE静态的FR映射

配置帧中继子接口：
R(config)#interface SerialX
R(config-if)#no ip address
R(config-if)#encapsulation frame-relay
R(config-if)#interface sserialX.y {multipoint|point-to-point}
R(config-if)#ip address {IP-address} {subnet mask}
R(config-if)#bandwidth <1-10000000>
R(config-if)#frame-relay map ip {对端IP地址} {本地DLCI号} broadcast

FR调试命令：
R#Show frame pvc
显示经过路由器的所有PVC的状态
R#Show frame lmi
显示本地管理接口，LMI为VC提供状态管理和广播；
R#Show frame route
显示帧路由信息；
R#Show frame map
查看当前映射项和DLCI映射表的相关信息。
R#Show interface
提供了相关路由器上的所有接口的信息，up ,up
R#clear frame-relay inarp
从映射表中清除动态帧中继映射关系
R#debug frame lmi
实时诊断帧中继接口类型
注意：DCE端的时钟频率，带宽，等等设置；DTE端的线路的DLCI号与帧中继的静态映射。

下面是帧中继在三种不同拓扑结构（全连接、点到多点连接、点到点连接）的实例。

帧中继实例I——全连接
拓扑见下图：（这里使用的是NA模拟器）

其中在模拟帧中继云Cloud0上的主要操作如下图所示，指定连接的接口和虚链路

在接口（Serial0-2）下定义LMI类型（这里选用的是Cisco）和DLCI号

上面的网络结构连好后，下面只需如下配置，R1上的配置：
hostname r1
!
ip ssh version 1
!
interface FastEthernet0/0
ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
duplex auto
speed auto
!
interface FastEthernet0/1
no ip address
duplex auto
speed auto
shutdown
!
interface Serial0/0
ip address 172.16.1.1 255.255.255.0
encapsulation frame-relay
!
interface Serial0/1
no ip address
shutdown
!
router rip
network 172.16.0.0
network 192.168.1.0
!
ip classless
!
line con 0
line vty 0 4
login
!
end
同理，R2、R3的配置分别如下，
hostname r2
!
interface FastEthernet0/0
ip address 192.168.2.1 255.255.255.0
duplex auto
speed auto
!
interface Serial0/0
ip address 172.16.1.2 255.255.255.0
encapsulation frame-relay
!
router rip
network 172.16.0.0
network 192.168.2.0
!

hostname r3
!
interface FastEthernet0/0
ip address 192.168.3.1 255.255.255.0
duplex auto
speed auto
!
interface Serial0/0
ip address 172.16.1.3 255.255.255.0
encapsulation frame-relay
!
router rip
network 172.16.0.0
network 192.168.3.0
!

测试结果：全网全通

 

帧中继实例II——点到多点子连接

注意，在用DynamipsGUI模拟器模拟帧中继连接时自定义DLCI不要连错了，否则将得不到真正的实验结果。具体的连接方式可参考下图：

注：下面的两幅图是错误的连接方法，如果这样连怎么做都不会成功的（我一开始就是在这失败的，希望大家吸取教训）

 

应该按照下面的方法连接，S0/0分别和S0/1、S0/2、S0/3连接，并指定相应的DLCI号

Router1 S0/0 <----> SwitchFR S0/0
Router2 S0/0 <----> SwitchFR S0/1
Router3 S0/0 <----> SwitchFR S0/2
Router4 S0/0 <----> SwitchFR S0/3

配置步骤如下：
r1:
en
conf t
host r1
int s0/0
no ip addr
no shut
encapsulation frame-relay
no frame-relay inverse-arp （此步可选，下面雷同）
exit
int s0/0.1 multipoint
ip addr 192.168.1.1 255.255.255.0
frame-relay map ip 192.168.1.2 102 broadcast
frame-relay map ip 192.168.1.3 103 broadcast
frame-relay map ip 192.168.1.4 104 broadcast
exit

r2:
en
conf t
host r2
int s0/0
ip addr 192.168.1.2 255.255.255.0
no shut
encapsulation frame-relay
no frame-relay inverse-arp
frame-relay map ip 192.168.1.1 201 broadcast
exit

r3:
en
conf t
host r3
int s0/0
ip addr 192.168.1.3 255.255.255.0
no shut
encapsulation frame-relay
no frame-relay inverse-arp
frame-relay map ip 192.168.1.1 301 broadcast
exit

r4:
en
conf t
host r4
int s0/0
ip addr 192.168.1.4 255.255.255.0
no shut
encapsulation frame-relay
no frame-relay inverse-arp
frame-relay map ip 192.168.1.1 401 broadcast
exit

测试结果：如下图，相关的查看命令及情况都已标注，不再一一做解释了，请大家注意看图

小结：R1与R2.R3.R4能通讯，但R2.R3.R4相互之间不能通讯。适用于总公司和各个分公司的连接，但是不允许分公司之间通讯。

帧中继实例III——点到点子连接

模拟器上和点到多点连接的方式一样。不再详解，不清楚的可以看上个实验图
Router1 S1/0 <----> SwitchFR S0/0
Router2 S1/0 <----> SwitchFR S0/1
Router3 S1/0 <----> SwitchFR S0/2
Router4 S1/0 <----> SwitchFR S0/3

具体的配置步骤：
R1：
en
conf t
host r1
int s1/0
no ip addr
no shut
encapsulation frame-relay
no frame-relay inverse-arp
exit
int s1/0.1 point-to-point
ip addr 192.168.1.1 255.255.255.0
frame-relay interface-dlci 102
exit
int s1/0.2 point-to-point
ip addr 192.168.2.1 255.255.255.0
frame-relay interface-dlci 103
exit
int s1/0.3 point-to-point
ip addr 192.168.3.1 255.255.255.0
frame-relay interface-dlci 104
exit
router rip
network 192.168.1.0
network 192.168.2.0
network 192.168.3.0
exit

r2:
en
conf t
host r2
int s1/0
ip addr 192.168.1.2 255.255.255.0
no shut
encapsulation frame-relay
no frame-relay inverse-arp
frame-relay map ip 192.168.1.1 201 broadcast
exit
router rip
network 192.168.1.0
exit

r3:
en
conf t
host r3
int s1/0
ip addr 192.168.2.2 255.255.255.0
no shut
encapsulation frame-relay
no frame-relay inverse-arp
frame-relay map ip 192.168.2.1 301 broadcast
exit
router rip
network 192.168.2.0
exit

r4:
en
conf t
host r4
int s1/0
ip addr 192.168.3.2 255.255.255.0
no shut
encapsulation frame-relay
no frame-relay inverse-arp
frame-relay map ip 192.168.3.1 401 broadcast
exit
router rip
network 192.168.3.0
exit

测试结果：R1、R2、R3、R4之间可以相互通讯。

小结：此环境适合于总公司和不同的分公司之间都可以通讯的情况。如果在不配置动态路由协议rip前，只有r1可分别与r2、r3、r4通讯，r2、r3、r4之间不能通信（不同网段，没有动态路由协议，路由器学习不到）。如果这里配置动态路由时用OSPF协议，不要忘了指定邻居。

看起来实验挺多挺乱的，大家要耐心的看或做，这还是不多呢，更多实验我会在NP中尽量给大家介绍，欢迎大家指导！