《路由交換技術(shù)與應(yīng)用》課件第24章

第24章幀中繼(FR)在廣域網(wǎng)中的應(yīng)用24.1幀中繼(FR)簡(jiǎn)介24.2幀中繼的幀結(jié)構(gòu)24.3幀中繼的帶寬管理24.4幀中繼DLCI的分配24.5幀中繼的尋址24.6路由器支持的LMI類(lèi)型小結(jié)

主要內(nèi)容：

FR協(xié)議的原理

幀中繼的幀結(jié)構(gòu)

幀中繼的帶寬管理

幀中繼的尋址方法

幀中繼(FrameRelay，F(xiàn)R)是廣域網(wǎng)的主流協(xié)議之一。

幀中繼(協(xié)議)是一個(gè)面向連接的第二層傳輸協(xié)議，它是在X.25協(xié)議上發(fā)展起來(lái)的。幀中繼協(xié)議簡(jiǎn)化了X.25的第三層功能，更正了X.25中的查錯(cuò)糾錯(cuò)機(jī)制，提高了傳輸?shù)男?。隨著電子技術(shù)與傳輸技術(shù)的發(fā)展，傳輸鏈路不再是導(dǎo)致誤碼的主要原因，在傳輸中再保留復(fù)雜的查錯(cuò)糾錯(cuò)機(jī)制是沒(méi)有必要的。幀中繼假設(shè)傳輸鏈路是可靠的，把查錯(cuò)糾錯(cuò)功能和流量控制推向網(wǎng)絡(luò)的邊緣設(shè)備，所以大大提高了信息傳輸?shù)男省欣^(FR)如圖24-1所示。24.1幀中繼(FR)簡(jiǎn)介

圖24-1幀中繼(FR)幀中繼是基于虛電路的(VirtualCircuits)。虛電路有SVC和PVC兩種，國(guó)內(nèi)主要使用的是幀中繼的PVC業(yè)務(wù)。常見(jiàn)的組網(wǎng)方式是：用戶(hù)的路由器封裝幀中繼協(xié)議，作為DTE設(shè)備連接到幀中繼網(wǎng)中的DCE設(shè)備(幀中繼交換機(jī))。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商為用戶(hù)提供固定的虛電路連接，用戶(hù)可以申請(qǐng)?jiān)S多虛電路，通過(guò)幀中繼網(wǎng)絡(luò)交換到不同的遠(yuǎn)端用戶(hù)。

以太網(wǎng)中通過(guò)MAC地址來(lái)標(biāo)識(shí)終端，一個(gè)MAC代表一個(gè)終端。在幀中繼中，使用DLCI(數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識(shí))來(lái)標(biāo)識(shí)每一個(gè)PVC。通過(guò)幀中繼幀中的地址字段的DLCI，可以區(qū)分出該幀屬于哪一條虛電路。

LMI(本地管理接口)協(xié)議用于建立和維護(hù)路由器和交換機(jī)之間的連接。LMI協(xié)議還用于維護(hù)虛電路，包括虛電路的建立、刪除和狀態(tài)改變。

幀中繼的幀結(jié)構(gòu)如圖24-2所示。24.2幀中繼的幀結(jié)構(gòu)

圖24-2幀中繼的幀結(jié)構(gòu)下面對(duì)幀結(jié)構(gòu)中各字段的含義逐一說(shuō)明。

1.標(biāo)志字段(F)

標(biāo)志字段是一個(gè)獨(dú)特的01111110比特序列，用于指示一幀的開(kāi)始與結(jié)束。

2.地址字段(AA)

地址字段一般為兩個(gè)字節(jié)，也可擴(kuò)展為3或4個(gè)字節(jié)。

地址字段由以下幾部分組成；

1)數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識(shí)符(DLCI)

DLCI的長(zhǎng)度取決于地址字段的長(zhǎng)度，地址字段為2字節(jié)，DLCI占10bit。DLCI值用于標(biāo)識(shí)節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間的邏輯鏈路、呼叫控制以及管理信息。對(duì)于2字節(jié)地址字段的DLCI，從16到1007共992個(gè)地址供幀中繼使用。DLCI為0，用于傳遞呼叫控制信息；DLCI為1023，用于鏈路管理；DLCI為1～15和1008～1022，暫時(shí)保留。

2)命令/響應(yīng)(C/R)

C/R與高層的應(yīng)用有關(guān)，幀中繼本身并不使用。

3)地址擴(kuò)展(EA)

當(dāng)EA為0時(shí)，表示下一個(gè)字節(jié)仍為地址字段；當(dāng)EA為1時(shí)，表示地址字段到此為止。

4)前向擁塞通知(FECN)

若某節(jié)點(diǎn)將FECN置1，則表明與該幀同方向傳輸?shù)膸赡苁艿骄W(wǎng)絡(luò)擁塞的影響而產(chǎn)生時(shí)延。

5)后向擁塞通知(BECN)

若某節(jié)點(diǎn)將BECN置1，則指示接收者與該幀相反方向傳輸?shù)膸赡苁艿骄W(wǎng)絡(luò)擁塞的影響而產(chǎn)生時(shí)延。

6)丟棄指示(DE)

當(dāng)DE置1時(shí)，表明在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時(shí)，為了維持網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)水平，該幀與DE為0的幀相比應(yīng)先丟棄。由于采用了DE比特，用戶(hù)就可以比通常允許的情況多發(fā)送一些幀，并將這些幀的DE比特置1。當(dāng)然，DE為1的幀屬于不太重要的幀，必要時(shí)可以丟棄。

3.信息字段(I)

信息字段長(zhǎng)度為1600字節(jié)到2048字節(jié)不等。信息字段可傳送多種規(guī)程信息，如X.25、局域網(wǎng)等，為幀中繼與其它網(wǎng)絡(luò)的互連提供了方便。

4.幀校驗(yàn)字段(FCS)

FCS為2字節(jié)的循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC校驗(yàn))。FCS并不是要使網(wǎng)絡(luò)從差錯(cuò)中恢復(fù)過(guò)來(lái)，而是為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)所用，作為網(wǎng)絡(luò)管理的一部分，檢測(cè)鏈路上差錯(cuò)出現(xiàn)的頻度。當(dāng)FCS檢測(cè)出差錯(cuò)時(shí)，就將此幀丟棄，差錯(cuò)的恢復(fù)由終端去完成。

幀中繼網(wǎng)絡(luò)通過(guò)為用戶(hù)分配帶寬控制參數(shù)，對(duì)每條虛電路上傳送的用戶(hù)信息進(jìn)行監(jiān)視和控制，實(shí)施帶寬管理，以合理地利用帶寬資源。

幀中繼網(wǎng)絡(luò)為每個(gè)用戶(hù)分配三個(gè)帶寬控制參數(shù)：Bc、Be和CIR。同時(shí)，每隔Tc時(shí)間間隔對(duì)虛電路上的數(shù)據(jù)流量進(jìn)行監(jiān)視和控制。Tc=Bc/CIR。24.3幀中繼的帶寬管理

CIR是網(wǎng)絡(luò)與用戶(hù)約定的用戶(hù)信息傳送速率。如果用戶(hù)以小于等于CIR的速率傳送信息，正常情況下，應(yīng)保證這部分信息的傳送。Bc是網(wǎng)絡(luò)允許用戶(hù)在Tc時(shí)間間隔傳送的數(shù)據(jù)量，Be是網(wǎng)絡(luò)允許用戶(hù)在Tc時(shí)間間隔內(nèi)傳送的超過(guò)Bc的數(shù)據(jù)量。虛電路上的帶寬控制如圖24-3所示。網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)行過(guò)程中，根據(jù)每個(gè)幀中繼用戶(hù)終端與網(wǎng)絡(luò)約定的帶寬控制參數(shù)(Bc、Be、CIR)，按Tc時(shí)間間隔對(duì)每個(gè)虛電路上傳送的數(shù)據(jù)量進(jìn)行監(jiān)控。設(shè)Tc內(nèi)傳送的數(shù)據(jù)量為Dt，則：

當(dāng)Dt<Bc時(shí)，繼續(xù)傳到幀；當(dāng)Bc<Dt<Bc+Be，若網(wǎng)絡(luò)未發(fā)生嚴(yán)重?fù)砣瑒t將Be范圍內(nèi)傳送的幀的DE比特置1后繼續(xù)傳送；否則將這些幀丟棄；

當(dāng)Dt>Bc+Be時(shí)，將超過(guò)范圍的幀丟棄。

在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行初期，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)部門(mén)為保證CIR范圍內(nèi)用戶(hù)數(shù)據(jù)信息的傳送，在提供可靠服務(wù)的基礎(chǔ)上積累網(wǎng)管經(jīng)驗(yàn)，使中繼線容量等于經(jīng)過(guò)該中繼線的所有PVC的CIR之和，為用戶(hù)提供充裕的數(shù)據(jù)帶寬，以防止擁塞的發(fā)生。同時(shí)，還可以多提供一些CIR=0的虛電路業(yè)務(wù)，充分利用幀中繼動(dòng)態(tài)分配帶寬資源的特點(diǎn)，降低用戶(hù)通信費(fèi)用，以吸引更多用戶(hù)。

圖24-3幀中繼的帶寬控制

幀中繼是一種統(tǒng)計(jì)復(fù)用協(xié)議，它可以在單一物理傳輸線路上提供多條虛電路。每條虛電路用數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識(shí)DLCI來(lái)標(biāo)識(shí)。通過(guò)幀中繼幀中的地址字段的DLCI，可區(qū)分出該幀屬于哪一條虛電路。DLCI只在本地接口和與之直接相連的對(duì)端接口有效，不具有全局有效性。由于幀中繼虛電路是面向連接的，本地不同的DLCI連接到不同對(duì)端設(shè)備，所以可認(rèn)為本地DLCI就是對(duì)端設(shè)備的“幀中繼地址”。24.4幀中繼DLCI的分配幀中繼網(wǎng)絡(luò)由電信運(yùn)營(yíng)商提供，用戶(hù)的路由器使用的幀中繼PVC的DLCI由提供幀中繼服務(wù)的公司分配。

幀中繼地址映射是把對(duì)端設(shè)備的協(xié)議地址與對(duì)端設(shè)備的幀中繼地址(本地的DLCI)關(guān)聯(lián)起來(lái)，以便高層協(xié)議能通過(guò)對(duì)端設(shè)備的協(xié)議地址尋址到對(duì)端設(shè)備。幀中繼主要用來(lái)承載IP協(xié)議，在發(fā)送IP報(bào)文時(shí)，由于路由表只知道報(bào)文的下一跳地址，所以發(fā)送前必須由該地址確定它對(duì)應(yīng)的DLCI。這個(gè)過(guò)程可以通過(guò)查找?guī)欣^地址映射表來(lái)完成。地址映射表可以由手工配置，也可以由InverseARP協(xié)議動(dòng)態(tài)維護(hù)。

幀中繼DLCI的分配如圖24-4所示。

圖24-4幀中繼DLCI的分配

幀中繼的尋址如圖24-5所示。

這些PVC可如下定義：

(1)北京和上海之間的一條PVC。這條PVC是由北京端的DLCI17和上海端的DLCI16組成。任何一DLCI值為17，發(fā)送到上海的幀中繼交換機(jī)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將會(huì)發(fā)送出上海的幀中繼交換機(jī)，其DLCI值為16。同理，任何一個(gè)DLCI值為16，送入上海的幀中繼交換機(jī)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將會(huì)以DLCI值為17送出北京的幀中繼交換機(jī)。24.5幀中繼的尋址

圖24-5幀中繼的尋址

(2)南京和上海之間的一條PVC。這條PVC中，南京和上海端的DLCI值都為100。任何一個(gè)DLCI值為100，送入南京的幀中繼交換機(jī)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將會(huì)以同樣的DLCI發(fā)送出上海的幀中繼交換機(jī)。同理，任何一個(gè)DLCI值為16的送入上海的幀中繼交換機(jī)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將以同樣的DLCI值發(fā)送出南京的幀中繼交換機(jī)。請(qǐng)注意，這條PVC鏈路兩旁的DLCI值均為100，之所以能這樣，是因?yàn)镈LCI值只是局部有效的。

(3)南京和成都之間的一條PVC。這條PVC中，南京端的DLCI為28，成都端的DLCI為46。

任何一個(gè)以DLCI值為28送入南京幀中繼交換機(jī)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)會(huì)以DLCI值46送出成都的幀中繼交換機(jī)，同理，任何一個(gè)以DLCI值為46送入成都的幀中繼交換機(jī)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)會(huì)以DLCI值28發(fā)送出南京的幀中繼交換機(jī)。

幀中繼提供了一個(gè)在幀中繼交換機(jī)和幀中繼數(shù)據(jù)終端設(shè)備(路由器)之間的簡(jiǎn)單的信令協(xié)議。這個(gè)信令協(xié)議就是本地管理接口(LMI)協(xié)議。

LMI信令協(xié)議可通告PVC的增加和刪除，也使幀中繼交換機(jī)和幀中繼數(shù)據(jù)終端設(shè)備間的數(shù)據(jù)不被破壞。24.6路由器支持的LMI類(lèi)型

LMI分為三種，在幀中繼交換機(jī)和相連的幀中繼數(shù)據(jù)終端設(shè)備(路由器)中，LMI必須是同一種。幀中繼提供商一般會(huì)告訴用戶(hù)，他們使用的是哪種LMI。三種LMI分別如下：

ANSI附件D：ANSID的DLCI值為0，在幀中繼交換機(jī)和幀中繼DTE之間傳輸狀態(tài)信息，在Cisco中稱(chēng)這種LMI為ANSI。

CCITT附件A：附件A的DLCI值也為0，也是在幀中繼交換機(jī)和幀中繼DTE之間傳輸狀態(tài)信息。附件A信令也提供每條PVC的CIR值，也是由幀中繼交換機(jī)的端口提供的狀態(tài)規(guī)定的。在Cisco中稱(chēng)這種LMI為Q933a。

LMI：LMI的DLCI值為1023，它在幀中繼交換機(jī)和幀中繼DTE之間傳輸狀態(tài)信息。在Cisco中，這種LMI稱(chēng)為Cisco。

LMI的工作規(guī)則如下：

每10秒，DTE向幀中繼交換機(jī)發(fā)出狀態(tài)信息請(qǐng)求，這種狀態(tài)請(qǐng)求會(huì)通過(guò)兩個(gè)保留的DLCI值0或1023發(fā)送到幀中繼交換機(jī)。到底使用哪一個(gè)，就看使用的是哪一種信令協(xié)議了。幀中繼交換機(jī)會(huì)用一個(gè)狀態(tài)來(lái)響應(yīng)狀態(tài)請(qǐng)求，這種互換稱(chēng)為“心跳協(xié)議”或“存活檢查”，因?yàn)樗墓δ苁歉嬖VDTE和幀中繼交換機(jī)，它們之間還有一條通信鏈路。

DTE的每六個(gè)狀態(tài)請(qǐng)求被作為一個(gè)完整的狀態(tài)請(qǐng)求發(fā)送出去。一個(gè)完整的狀態(tài)請(qǐng)求不僅是存活檢測(cè)，它也要求幀中繼交換機(jī)作出響應(yīng)時(shí)列出其端口上限定的所有DLCI值。

幀中繼交換機(jī)在一個(gè)特殊的端口列出所有限定的DLCI值以作出響應(yīng)。DTE和幀中繼交換機(jī)在交換中都保持各自的序列號(hào)，這些序列號(hào)可以用來(lái)檢測(cè)是否有LMI序列丟失。

本章主要講述了以下內(nèi)容：

(1)幀中繼是廣域網(wǎng)的主流協(xié)議之一，是一個(gè)面向連接的第二層傳輸協(xié)議，是一種簡(jiǎn)化的分組交換技術(shù)，特別適合突發(fā)流量的傳送。

(2)幀中繼是基于虛電路的，常見(jiàn)的組網(wǎng)方式是：用戶(hù)的路由器封裝幀中繼協(xié)議，作為DTE設(shè)備連接到幀中繼網(wǎng)中的DCE設(shè)備(幀中繼交換機(jī))。小