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第 十八章 訊框中繼 製作:林錦財. 基礎網路管理. 大綱. 本章目標. 訊框中繼的目的與範圍 訊框中繼技術 比較點對點與點對多點技術 檢視訊框中繼網路拓樸 配置訊框中繼永久虛擬電路 (PVC) 建立到遠端網路的訊框中繼映射 瞭解非廣播型多重存取網路的課題 瞭解子介面的需求及其配置 驗證與檢修訊框中繼連線. Frame Relay 概念. 訊框中繼 (Frame Relay) 原本為擴充 ISDN 而發展。其設計目的在使電路交換技術得以在分封交換網路上傳輸資料。此已獨立成為一個建立 WAN 具成本效益的技術。 較專線便宜

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基礎網路管理

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Presentation Transcript


4445503

第十八章 訊框中繼

製作:林錦財

基礎網路管理


4445503

大綱


4445503

本章目標

  • 訊框中繼的目的與範圍

  • 訊框中繼技術

  • 比較點對點與點對多點技術

  • 檢視訊框中繼網路拓樸

  • 配置訊框中繼永久虛擬電路 (PVC)

  • 建立到遠端網路的訊框中繼映射

  • 瞭解非廣播型多重存取網路的課題

  • 瞭解子介面的需求及其配置

  • 驗證與檢修訊框中繼連線


Frame relay

Frame Relay 概念

  • 訊框中繼(Frame Relay)原本為擴充ISDN而發展。其設計目的在使電路交換技術得以在分封交換網路上傳輸資料。此已獨立成為一個建立WAN具成本效益的技術。

    • 較專線便宜

  • 訊框中繼交換機建立虛擬電路以連接多個相遠的 LAN 到 WAN。Frame Relay 網路介於 LAN 邊緣設備(通常為路由器)與電信業者交換機之間。


Frame relay1

CSU/DSU

Frame Relay 概述

DCE 即FrameRelay 交換機

Frame Relay 於此工作

  • 使用虛擬電路進行連接

  • 提供面向物件的服務


Frame relay2

Frame Relay 堆疊

OSI 參考模型

Frame Relay

Application

Presentation

Session

Transport

Network

IP/IPX/AppleTalk, etc.

Data Link

Frame Relay

EIA/TIA-232, EIA/TIA-449, V.35, X.21, EIA/TIA-530

Physical


Frame relay3

Frame Relay 術語

PVC

DLCI: 100

DLCI: 200

LMI100=Active400=Active

DLCI: 400

Local AccessLoop=64 kbps

LocalAccessLoop=T1

PVC

Local AccessLoop=64 kbps

DLCI: 500


4445503

虛擬電路

  • 兩部 DTE 之間經由 Frame Relay 網路的連接稱為虛擬電路 (virtual circuit, VC)。

    • 可以藉由送出訊令到網路上動態建立,這種虛擬電路稱為可交換的虛擬電路 (switched virtual circuits, SVCs)。並不常用。

    • 通常使用由電信業者事先設定的永久虛擬電路(permanent virtual circuits, PVCs)。

    • 建立一條 VC 是在每部交換機上儲存輸入埠(input-port) 到輸出埠 (output-port)的映射(mapping),使得由一部交換機鏈結至另一部交換機,直到識別出一條從一端到另一端的連續路徑。


4445503

DLCI

  • 用以在單一存取鏈路上區別不同的虛擬電路

    • 每一條 VC 有自已的資料鏈結通道識別碼 (Data Link Channel Identifier, DLCI)

  • DLCI 存於每個被傳送訊框的位址欄位

  • DLCI 通常只有局部上的意義 (local significance)

    • 一條VC兩端的 DLCI 可以不相同。

    • 不同的VC可能有一樣的DLCI。


4445503

訊框的交換過程


4445503

訊框的交換過程


4445503

訊框的交換過程


4445503

訊框的交換過程


4445503

訊框的交換過程


4445503

訊框的交換過程


4445503

訊框的交換過程


Frame relay4

Frame Relay 特性

  • 因其為在高品質數位線路運作而設計,Frame Relay 不提供錯誤復原機制。當任何節點發現訊框錯誤時,則直接丟棄,並不通知。

    • FCS 僅在端點計算

  • Frame Relay 連接設備 (FRAD,即路由器)可能有多個虛擬電路連到不同的另一端。組態上每個端點只需要單一的存取鏈路與介面,此相較於兩兩相連的存取鏈路,具有相當的成本效益。

  • 另一個節省之處是存取鏈路之容量是基於「平均頻寬需求」,而非基於「最大頻寬需求」。


Frame relay5

Frame Relay 頻寬與流量控制

  • Frame Relay 為共享網路,但欲達類似電路交換之服務,需管制頻寬之使用

  • 技術上定義了以下相關術語:

    • 承諾資訊速率(Committed information rate, CIR)

    • 超額資訊速率(Excess information rate, EIR)

    • 適合丟棄的(Discard eligible, DE)

    • 明顯的擁塞通知(Explicit congestion notification, ECN) (參考Cisco CCNA 教材 5.1.4 節 頁籤[4])

      • 正向(Forward) ECN (FECN)

      • 反向(Backward) ECN (BECN)


4445503

節制範例

  • 埠速率:64 Kbps

  • Committed Time (Tc): 0.5 seconds

  • CIR: 12800 bps

  • 計算得 Committed Burst (Bc) = CIR  Tc: 6400 bits

  • 為了方便,假設封包大小正好都是6400 bits

超過,標上DE


4445503

節制範例

  • 除了第一個訊框外,全被標上 DE

  • 並且在2.5秒之前不會有不被標上DE的訊框


Frame relay6

CSU/DSU

Frame Relay 位址映射

PVC

10.1.1.1

DLCI: 500

Inverse ARP 或Frame Relay map

FrameRelay

IP(10.1.1.1)

DLCI (500)

  • 從提供商那裏得到本地的DLCI號

  • 建立目的地址和本地DLCI之間的映射關係


4445503

LMI

  • LMI 擴充包括:

    • 驗證 VC 正常運作的心跳機制

    • 群播(multicast )機制

    • 流量控制

    • 賦了 DLCI 全域意義之能力

    • VC 狀態機制

  • 不是資料的DLCI,如右表格:


Frame relay7

CSU/DSU

Frame Relay 訊令

DLCI: 500

PVC

10.1.1.1

x

LMI500=Active400=Inactive

DLCI: 400

PVC

Keepalive

  • Cisco 路由器支援三種 LMI 標準:

    • Cisco

    • ANSI T1.617 Annex D

    • ITU-T Q.933 Annex A


Frame relay arp lmi

Frame Relay 的反轉 ARP 協定和 LMI 工作

  • 參考Cisco CCNA4 5.1.7節 動畫

Frame Relay

Cloud

1

DLCI=100

DLCI=400

172.168.5.5

172.168.5.7


Frame relay arp lmi1

Frame Relay 的反轉 ARP 協定和 LMI 工作

Frame Relay

Cloud

1

DLCI=100

DLCI=400

172.168.5.5

172.168.5.7

Status Inquiry

Status Inquiry

2

2


Frame relay arp lmi2

Frame Relay 的反轉 ARP 協定和 LMI 工作

Frame Relay

Cloud

1

DLCI=100

DLCI=400

172.168.5.5

172.168.5.7

Status Inquiry

Status Inquiry

2

2

Local DLCI 100=Active

Local DLCI 400=Active

4

3

3


Frame relay arp lmi3

Frame Relay 的反轉 ARP 協定和 LMI 工作

Frame Relay

Cloud

1

DLCI=100

DLCI=400

172.168.5.5

172.168.5.7

Status Inquiry

Status Inquiry

2

2

Local DLCI 100=Active

Local DLCI 400=Active

4

3

3

Hello, I am 172.168.5.5.

4


Frame relay arp lmi4

Frame Relay 的反轉 ARP 協定和 LMI 工作

Frame Relay

Cloud

DLCI=400

DLCI=100

172.168.5.7

172.168.5.5

Frame Relay Map

172.168.5.5 DLCI 400 Active

5

Hello, I am 172.168.5.7.

4

Frame Relay Map

172.168.5.7 DLCI 100 Active

5


Frame relay arp lmi5

Frame Relay 的反轉 ARP 協定和 LMI 工作

Frame Relay

Cloud

DLCI=400

DLCI=100

172.168.5.7

172.168.5.5

Frame Relay Map

172.168.5.5 DLCI 400 Active

5

Hello, I am 172.168.5.7.

4

Frame Relay Map

172.168.5.7 DLCI 100 Active

5

Hello, I am 172.168.5.5.

6


Frame relay arp lmi6

Frame Relay 的反轉 ARP 協定和 LMI 工作

Frame Relay

Cloud

DLCI=400

DLCI=100

172.168.5.7

172.168.5.5

Frame Relay Map

172.168.5.5 DLCI 400 Active

5

Hello, I am 172.168.5.7.

4

Frame Relay Map

172.168.5.7 DLCI 100 Active

5

Hello, I am 172.168.5.5.

6

Keepalives

Keepalives

7

7


Frame relay8

設定Frame Relay

Rel. 11.2 Router

Rel. 10.3 Router

Branch

HQ

interface Serial1

ip address 10.16.0.1 255.255.255.0

encapsulation frame-relay

bandwidth 64

interface Serial1

ip address 10.16.0.2 255.255.255.0

encapsulation frame-relay

bandwidth 64

frame-relay lmi-type ansi

命令格式 (config-if)# encapsulation frame-relay [cisco | ietf]


Frame relay9

設定Frame Relay

Rel. 11.2 Router

Rel. 10.3 Router

Branch

HQ

interface Serial1

ip address 10.16.0.2 255.255.255.0

encapsulation frame-relay

bandwidth 64

frame-relay lmi-type ansi

interface Serial1

ip address 10.16.0.1 255.255.255.0

encapsulation frame-relay

bandwidth 64

  • 反轉 ARP

    • 預設情況下是啟動的

    • 在配置輸出資訊中看不出來


Frame relay10

設定靜態的 Frame Relay 映射

DLCI=110

IP address=10.16.0.1/24

p1r1

Branch

HQ

DLCI=100

IP address=10.16.0.2/24

interface Serial1

ip address 10.16.0.1 255.255.255.0

encapsulation frame-relay

bandwidth 64

frame-relay map ip 10.16.0.2 110 broadcast

用於當遠端路由器不支援 Inverse ARP時

或當必須控制PVC上的廣播或群播交通時(用broadcast選項)


Frame relay11

顯示協定、DLCI、和 LMI 的相關資訊

查看 Frame Relay 訊息

Router#show interface s0

Serial0 is up, line protocol is up

Hardware is HD64570

Internet address is 10.140.1.2/24

MTU 1500 bytes, BW 1544 Kbit, DLY 20000 usec, rely 255/255, load 1/255

Encapsulation FRAME-RELAY, loopback not set, keepalive set (10 sec)

LMI enq sent 19, LMI stat recvd 20, LMI upd recvd 0, DTE LMI up

LMI enq recvd 0, LMI stat sent 0, LMI upd sent 0

LMI DLCI 1023 LMI type is CISCO frame relay DTE

FR SVC disabled, LAPF state down

Broadcast queue 0/64, broadcasts sent/dropped 8/0, interface broadcasts 5

Last input 00:00:02, output 00:00:02, output hang never

Last clearing of "show interface" counters never

Queueing strategy: fifo

Output queue 0/40, 0 drops; input queue 0/75, 0 drops

<Output omitted>


Frame relay12

查看 Frame Relay 訊息

顯示 LMI 資訊

Router#show frame-relay lmi

LMI Statistics for interface Serial0 (Frame Relay DTE) LMI TYPE = CISCO

Invalid Unnumbered info 0 Invalid Prot Disc 0

Invalid dummy Call Ref 0 Invalid Msg Type 0

Invalid Status Message 0 Invalid Lock Shift 0

Invalid Information ID 0 Invalid Report IE Len 0

Invalid Report Request 0 Invalid Keep IE Len 0

Num Status Enq. Sent 113100 Num Status msgs Rcvd 113100

Num Update Status Rcvd 0 Num Status Timeouts 0


Frame relay13

查看 Frame Relay 訊息

顯示 PVC 資料通訊資訊

Router#show frame-relay pvc 100

PVC Statistics for interface Serial0 (Frame Relay DTE)

DLCI = 100, DLCI USAGE = LOCAL, PVC STATUS = ACTIVE, INTERFACE = Serial0

input pkts 28 output pkts 10 in bytes 8398

out bytes 1198 dropped pkts 0 in FECN pkts 0

in BECN pkts 0 out FECN pkts 0 out BECN pkts 0

in DE pkts 0 out DE pkts 0

out bcast pkts 10 out bcast bytes 1198

pvc create time 00:03:46, last time pvc status changed 00:03:47


Frame relay14

查看 Frame Relay 訊息

顯示路由資訊

Router#show frame-relay map

Serial0 (up): ip 10.140.1.1 dlci 100(0x64,0x1840), dynamic,

broadcast,, status defined, active


Frame relay15

查看 Frame Relay 訊息

Router#show frame-relay map

Serial0 (up): ip 10.140.1.1 dlci 100(0x64,0x1840), dynamic,

broadcast,, status defined, active

Router#clear frame-relay-inarp

Router#sh frame map

Router#

  • 清除動態的Frame Relay 映射關係


Frame relay16

查看 Frame Relay 訊息

  • Router#debug Frame lmi

    • Frame Relay LMI debugging is on

    • Displaying all Frame Relay LMI data

    • Router#

    • 1w2d: Serial0(out): StEnq, myseq 140, yourseen 139, DTE up

    • 1w2d: datagramstart = 0xE008EC, datagramsize = 13

    • 1w2d: FR encap = 0xFCF10309

    • 1w2d: 00 75 01 01 01 03 02 8C 8B

    • 1w2d:

    • 1w2d: Serial0(in): Status, myseq 140

    • 1w2d: RT IE 1, length 1, type 1

    • 1w2d: KA IE 3, length 2, yourseq 140, myseq 140

    • 1w2d: Serial0(out): StEnq, myseq 141, yourseen 140, DTE up

    • 1w2d: datagramstart = 0xE008EC, datagramsize = 13

    • 1w2d: FR encap = 0xFCF10309

    • 1w2d: 00 75 01 01 01 03 02 8D 8C

    • 1w2d:

    • 1w2d: Serial0(in): Status, myseq 142

    • 1w2d: RT IE 1, length 1, type 0

    • 1w2d: KA IE 3, length 2, yourseq 142, myseq 142

    • 1w2d: PVC IE 0x7 , length 0x6 , dlci 100, status 0x2 , bw 0

  • 顯示 LMI 的調試資訊


Frame relay17

選擇 Frame Relay 拓撲結構

Full Mesh

Partial Mesh

Star (Hub and Spoke)

  • Frame Relay default: nonbroadcast, multiaccess (NMBA)


4445503

問題:

在NBMA環境的網路中使用水平分割可能造成一些問題

廣播訊框必須複製給其他已經建立的連接

1

2

3

路由資訊的可達性

B

RoutingUpdate

B

A

A

C

C

D


4445503

S0.1

S0.2

S0.3

實現路由資訊的可達性

Logical Interface

PhysicalInterface

Subnet A

S0

Subnet B

Subnet C

  • 解決方法:

    • 一個解決水平分割問題的方法是使用全連接拓樸 (fully-meshed topology),但此需要很多 PVC

    • 另一種解決方法是劃分子埠

      • 一個實體埠可以被劃分成多個邏輯意義上的子埠


4445503

子埠的配置

  • 點到點

    • 子埠看作是專線

    • 沒一個點到點連接的子埠要求由自己的子網

    • 適用於星型拓撲結構

  • 多點

    • 子埠應用在 NBMA 網路,因此它們無法解決水平分割所帶來的問題

    • 由於使用的是單獨的子網可以保存位址空間

    • 適用於 partial-mesh 和 full-mesh 拓撲結構中


4445503

配置點到點的子埠

10.17.0.1s0.2

DLCI=110

10.17.0.2

A

s0.3

10.18.0.1

B

DLCI=120

interface Serial0

no ip address

encapsulation frame-relay

!

interface Serial0.2 point-to-point

ip address 10.17.0.1 255.255.255.0

?bandwidth 64

frame-relay interface-dlci 110

!

interface Serial0.3 point-to-point

ip address 10.18.0.1 255.255.255.0

?bandwidth 64

frame-relay interface-dlci 120

!

10.18.0.2

C

frame-relay interface-dlci 命令

用於配置子介面上的本地 DLCI

*LMI不懂子介面


4445503

RTR1

RTR3

RTR4

多點子埠配置舉例

B

DLCI=120

s2.2=10.17.0.1/24

s2.1=10.17.0.2/24

DLCI=130

DLCI=140

s2.1=10.17.0.3/24

interface Serial2

no ip address

encapsulation frame-relay

!

interface Serial2.2 multipoint

ip address 10.17.0.1 255.255.255.0

?bandwidth 64

frame-relay map ip 10.17.0.2 120 broadcast

frame-relay map ip 10.17.0.3 130 broadcast

frame-relay map ip 10.17.0.4 140 broadcast

s2.1=10.17.0.4/24


4445503

瞭解 Frame Relay 工作過程

設定Frame Relay

配置Frame Relay 的子埠

查看 Frame Relay 訊息

本章總結

完成本章的學習後,你應該能夠掌握:


4445503

問題回顧

1. 什麼是 DLCI?

2.在Cisco路由器上,用那兩種方法可以建立本地DLCI和目標位址之間的映射關係?

3.配置Frame Relay的子埠有何好處?


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