第17章 帧中继
CCNP中文文档之帧中继介绍
帧中继介绍1.什么是帧中继帧中继（Frame-relay,FR）是面向连接的第二层协议，它和X.25类似。
X.25有三层构成：physical、Data-Link,Packet对应于OSI的下三层，X.25是有纠错机制，可靠性高，但带宽有限。
Frame-relay比X.25有效，是X.25的替代者。
帧中继在用户设备（DTE）和网络设备（帧中继交换机）之间提供一个数据包交换数据的通信接口，帧中继是典型的包交换技术。
同样带宽的Frame-relay通信费用比专线要低，帧中继允许用户设备在帧中继交换网络比较空闲的时候以高于ISP所承诺的速率进行传输。
2.帧中继的合理性随着网络的发展，用户经常需要租用线路把分散在各地的用户设备连接起来。
如图示topoly1 假设要把4个不同城市的公司分支连接，如采用DDN专线点到点连接，则一共需6条物理线路，每台设备上要拉3对物理线路，同时每个路由器需有3个串口和声母连接。
如要实现全互联的点数为n，则专线数量为nx(n-1)/2这样会带来3个问题：(1)当网络迅速发展时，专线数量会急剧膨胀，物理线路铺设费用会大大增加。
(2)路由器串行接口数量也会增加。
(3)扩展性能差，需增加新的连接时，要增加新的硬件设备和线路。
帧中继的出现解决以上的问题，网络中的每个节点只通过一条线路连接到帧中继云上，线路的代价大大减低，每个路由器也只需要一个串行接口了。
ISP只需要配置他们的帧中继交换机，在两个用户设备之间增加一条PVC接口，无须更改硬件设备。
3.帧中继帧格式帧中继是一种W AN数据包交换协议，它运行在OSI的物理层和数据链路去上。
包交换是一种W AN交换方法，使网络设备共享一条链路将数据包发向目的设备。
帧中继帧格式。
如图topoly2Flag:标志帧的开始或结束，01111110 (7E)帧中继头部：包含地址位和各种控制位数据：用户的数据FCS:帧校验位4.帧中继术语永久虚电路（PVC）:虚电路是永久建立的链路，由ISP在其帧中继交换机静态配置交换表实现。
帧中继简介
7
DLCI Local Significance
Chicago New York 128.1.2.11/24
DLCI 20 DLCI 50 DLCI 25
DLCI 50
DLCI 20 -> 128.1.2.11 DLCI 50 -> 128.1.2.12
128.1.2.12/24 Orlando
Using one of the following methods, a DLCI can be used as the MAC address of a remote host ARP INARP Static Mapping
8பைடு நூலகம்
链路管理 帧中继链路管理协议主要完成用户与网络的通讯，
链路管理 帧中继链路管理协议主要完成用户与网络的通讯，通过交换一系列信息完成用户与网络链路的建立。 目前，福建省宽带网支持的帧中继链路管理协议主要有以下三种：ANSI（T1.617 Annex D），CCITT Q.922，LMI REV1。
23
Spicey#show frame-relay pvc PVC Statistics for interface Serial0 (Frame Relay DTE) Active Inactive Deleted Static Local 1 0 0 0 Switched 0 0 0 0 Unused 0 0 0 0 DLCI = 140, DLCI USAGE = LOCAL, PVC STATUS = ACTIVE, INTERFACE = Serial0 input pkts 83 output pkts 87 in bytes 8144 out bytes 8408 dropped pkts 0 in FECN pkts0 in BECN pkts 0 out FECN pkts 0 out BECN pkts0 in DE pkts 0 out DE pkts 0 out bcast pkts 41 out bcast bytes 3652 pvc create time 01:31:50, last time pvc status changed 01:28:28
帧中继的配置
帧中继的配置一．帧中继帧中继协议是一个第二层协议，即数据链路层协议，它工作在OSI参考模型的物理层和数据链路层。
帧中继提供面向连接的数据链路层通讯，由于其可靠的性能，因此目前成为一种非常重要的广域网技术。
在学习帧中继的过程中，以下的几个术语及与其相关的技术是必须要重点掌握的内容：●虚电路（Virtual circuit）：为保证两个DTE设备(如路由器)之间的双向通信而创建的逻辑链路称为虚电路(VC)，帧中继用虚电路来提供端点之间的连接，用DLCI来标识；●永久虚电路（Permanent VC-PVC）：由服务提供商预先设置，在需要经常通过帧中继网络进行数据传送的DTE设备之间建立的永久逻辑连接，称为永久虚电路(PVC)；●交换虚电路（Switched VC-SVC）:在只需要通过帧中继网络进行零星数据传送的DTE 设备之间建立的临时的逻辑连接，称为交换虚电路(SVC)，它是动态设置的虚电路；●DLCI:数据链路连接标识符(Data-Link Connection Identifier)，是帧中继帧头的地址字段中用来区分VC的10bits标识，该标识具有本地意义，只涉及到本地路由器和所连帧中继交换机之间的那一部分，只是路由器和帧中继交换机之间表示VC的数字，因此，远端设备可以用与本地设备相同或完全不同的DLCI表示同样一条逻辑连接，两端的DLCI互不相干。
帧中继交换机通过在一对路由器之间映射DLCI来创建虚电路；●本地访问速率（Local Access Rate）:指连接到帧中继云团的连接（本地回路）的时钟速度(端口速度)，是数据流入或流出网络的速率；●LMI：本地管理接口（Local Management Interface)，是用户设备（DTE）和帧中继交换机（DCE）之间的信令标准，它负责管理设备之间的连接并维护设备之间的连接状态；●CIR：承诺信息速率(Committed Information Rate):申请帧中继服务时服务提供商（ISP）承诺提供的有保证的速率，CIR是在正常条件下帧中继网络保证为用户传送数据所提供的最大平均数据速率；●Inverse ARP:反向地址解析协议（Inverse Address Resolution Protocol），动态地把远端设备的网络层地址与本地DLCI相关联的方法，使本地路由器能自动发现与一个VC相关联的远端设备的网络层地址；●帧中继映射:作为第二层的协议，帧中继协议必须有一个与第三层协议之间建立关联的手段，才能用它来实现网络层的通信，帧中继映射即实现这样的功能，它把网络层地址和DLCI之间进行映射。
帧中继基本原理
4.4.1 帧中继基本原理帧中继(Frame Relay,FR)技术是在OSI 第二层上用简化的方法传送和交换数据单元的一种技术。
帧中继技术是在分组技术充分发展，数字与光纤传输线路逐渐替代已有的模拟线路，用户终端日益智能化的条件下诞生并发展起来的。
帧中继仅完成OSI 物理层和链路层核心层的功能，将流量控制、纠错等留给智能终端去完成，大大简化了节点机之间协议；同时，帧中继采用虚电路技术，能充分利用网络资源，因而帧中继具有吞吐量高、时延低、适合突发性业务等特点。
作为一种新的承载业务，通过RFC1490协议，把网络层的IP 数据包封装成数据链路层的帧中继帧，帧中继的用户接口速率最高为34Mbit/s ，它目前在中、低速率网络互联的应用中被广泛使用。
帧中继技术适用于以下两种情况：(1) 用户需要数据通信，其带宽要求为64kbit/s-34Mbit/s ，而参与通信的各方多于两个的时候使用帧中继是一种较好的解决方案；(2) 当数据业务量为突发性时，由于帧中继具有动态分配带宽的功能，选用帧中继可以有效地处理突发性数据。
1 帧中继业务帧中继业务是在用户-网络接口(UNI)之间提供用户信息流的双向传送，并保持原顺序不变的一种承载业务。
用户信息流以帧为单位在网络内传送，用户-网络接口之间以虚电路进行连接，对用户信息流进行统计复用。
帧中继网络提供的业务有两种：永久虚电路和交换虚电路。
永久虚电路是指在帧中继终端用户之间建立固定的虚电路连接，并在其上提供数据传送业务。
交换虚电路是指在数据传送前，两个帧中继终端用户之间通过呼叫建立虚电路连接，网络在建好的虚电路上提供数据信息的传送服务，终端用户通过呼叫清除操作终止虚电路。
目前已建成的帧中继网络大多只提供永久虚电路业务。
帧中继永久虚电路业务模型如图2-1所示。
FR 网络FR网络FR 网络FRAD ：帧中继组装和拆分 PVC ：永久虚电路 LAN ：局域网图2-1 永久虚电路业务模型2 帧中继的基本功能帧中继在OSI 第二层以简化的方式传送数据，仅完成物理层和链路层核心层的功能，智能化的终端设备把数据发送到链路层，并封装在LAPD 帧结构中，实施以帧为单位的信息传送。
21773 帧中继10页word文档
21773 帧中继产生帧中继(Frame Relay)帧中继是从综合业务数字网中发展起来的，并在1984年推荐为国际电话电报咨询委员会(CCITT)的一项标准，另外，由美国国家标准协会授权的美国TIS标准委员会也对帧中继做了一些初步工作。
由于光纤网比早期的电话网误码率低得多,因此,可以减少X.25的某些差错控制过程,从而可以减少结点的处理时间,提高网络的吞吐量。
帧中继就是在这种环境下产生的。
帧中继提供的是数据链路层和物理层的协议规范,任何高层协议都独立于帧中继协议,因此,大大地简化了帧中继的实现。
目前帧中继的主要应用之一是局域网互联,特别是在局域网通过广域网进行互联时,使用帧中继更能体现它的低网络时延、低设备费用、高带宽利用率等优点。
特点帧中继的主要特点是：使用光纤作为传输介质,因此误码率极低,能实现近似无帧中继差错传输,减少了进行差错校验的开销,提高了网络的吞吐量；帧中继是一种宽带分组交换,使用复用技术时,其传输速率可高达44.6Mbps。
但是,帧中继不适合于传输诸如话音、电视等实时信息,它仅限于传输数据。
链接方法大多数主要的电信公司象AT&T，MCI，US Sprint，和地方贝尔运营公司都提供了帧中继服务。
与帧中继网相连，需要一个路由器和一条从用户场地到交换局帧中继入口的线路。
这种线路一般是象T1那样的租用数字线路，但取决于通信量而定。
两种可能的广域连接方法，如下面所述：□专用网方法在这种方法中，每个场点将需要三条专用(租用)线路和相联的路由器，以便与其它每一个场点相连，这样总共需要6条专线和12个路由器。
□帧中继方法在这种公共网方法中，每个场点仅需要一条专用(租用)线路和相联的路由器直至帧中继网。
这时，在其它网间的交换是在帧中继网内处理的。
来自多个用户的分组被多路复用到一条连到帧中继网上的线路，通过帧中继网它们被送到一个或多个目的站。
永久虚电路(PVC)是通过帧中继网连接两个端节点的预先确定的通路。
帧中继网络介绍
帧中继的作用
• 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。
• 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。
学员思考
• 五个点要求能两两互连，如何连接？ • 每个点需要多少串口？
选择 tial Mesh
PVC
10.1.1.1
Frame Relay
DLCI (500)
Inverse ARP or Frame Relay map
IP (10.1.1.1)
– 从提供商那里得到本地的DLCI号 – 建立目的地址和本地DLCI之间的映射关系 – frame-relay map ip 10.1.1.1 500 broadcast
Session Transport Network Data Link
Physical
Frame Relay
IP/IPX/AppleTalk, etc. Frame Relay EIA/TIA-232,
EIA/TIA-449, V.35, X.21, EIA/TIA-530
Frame Relay 术语
Frame Relay 的反转 ARP 协 议和 LMI 工作
DLCI=100
Frame Relay Cloud
DLCI=400
172.168.5.5
172.168.5.7 Frame Relay Map
5
172.168.5.5 DLCI 400 Active
Hello, I am 172.168.5.7.
frame-relay ietf • frame-relay lmi-type cisco • frame-relay map ip 172.16.2.2 100 broadcast
帧中继
１帧中继技术产生的背景及其特点本世纪８０年代，很多用户在本地采用了局域网（ＬＡＮ）技术。
一个公司、企业、机关以ＬＡＮ将本单位的多台个人计算机连接起来，共享本地网络资源，同时通过网桥或路由器接入公共电信网。
这类用户的数据特点是数据量大、突发性高。
除ＬＡＮ外，计算机辅助设计（ＣＡＤ）、计算机辅助制造（ＣＡＭ）以及图像传送业务也具有突发性特点，这是因为他们的文件数据量往往很大，比如一张普通的Ｘ光片就会有８兆的数据量。
用分组网为这些用户开放业务，由于用户要传送的数据量大，而分组网的接入速率低、传送时延长，用户收发信息要作长时间的等待，会令用户不满意。
如果用数字数据网（ＤＤＮ）数字数据专线为这些用户开放业务，通信效率虽然提高了，但费用较贵。
来自用户的新的通信需求促使人们考虑采取新的通信技术。
与此同时，网络技术发生了很大变化。
用户设备的智能化程度普遍提高，中继传输线已经普遍采用了光纤，光纤传输性能高，误码率低。
在这种情况下，纠错和流量控制问题可以由用户设备上的高层协议解决，网络协议可以简化。
由此，人们对分组交换协议进行了简化，产生了帧中继（ＦＲ）技术。
帧中继是一种快速分组交换技术，同Ｘ．２５分组交换技术相比，它具有下列特点：（１）帧中继继承了Ｘ．２５分组交换统计复用的特点，通过在一条物理电路上复用多条虚电路，在用户间动态地分配数据带宽资源，提高了线路利用率。
（２）帧中继大大简化了Ｘ．２５通信协议，网络在信息处理上只检错、不纠错，发现出错帧就予以丢弃，将端到端的流量控制交给用户终端来完成，减轻了网络交换机的处理负担，降低了用户信息的端到端传送时延。
（３）帧中继为用户提供了一种优惠的计费政策，即按照承诺的信息速率（ＣＩＲ）来收费，并保证低于ＣＩＲ的信息的传送；同时，允许用户传送高于ＣＩＲ的数据信息，这部分信息传送不收费，网络空闲时予以传送，拥塞时予以丢弃。
（４）帧中继的帧长较长（可达４０９６字节），在传送帧长较长（１５００字节左右）的局域网数据信息帧时效率较高，适合于实现局域网互联。
帧中继技术简介
帧中继技术简介帧中继是一种典型的包交换技术。
包交换技术能够使网络节点工作站动态的分享网络介质和可用带宽。
包交换网络支持可变长度数据包，数据的传输更加有效和灵活。
所有的数据包基于交换机制在不同的网段之间进行传递，直到到达最终的目的地。
包交换网络使用统计复用技术控制网络接入，使网络带宽的使用更加灵活和高效。
目前流行的绝大多数局域网应用，包括以太网和令牌环在内，都属于包交换网络。
帧中继可以看做是X.25协议的简化版本，它省略了X.25协议所具有的一些强健功能，例如窗口技术和丢失数据重发技术等。
这主要是因为目前帧中继技术所使用的广域网环境比起七、八十年代X.25协议普及时所存在的网络基础设施，无论在服务的稳定性还是质量方面都有了很大的提高和改进。
此外，帧中继与X.25不同，是一种严格意义上的第二层协议，所以可以把一些复杂的控制和管理功能交由上层协议完成。
这样就大大提高了帧中继的性能和传输速度，使其更加适合广域网环境下的各种应用。
帧中继设备帧中继网络环境下的设备可以分为两大类，即数据终端设备（DTE）和数据电路终端设备（DCE）。
DTE可以被理解成是网络的末端设备，通常被放置在用户区域，直接由用户所有和控制。
DTE设备包括网络终端，个人计算机，路由器和网桥等。
DCE是由运营商所有的网络互联设备，主要用来提供网络的时钟和交换服务，可以通过广域网对数据进行传输。
通常，DCE设备主要是指包交换机。
帧中继网络环境下，DTE和DCE设备之间的关系如图所示：DTE和DCE设备之间的连接由物理层组件和数据链路层组件两部分组成。
其中，物理层组件定义设备连接的机械，电气，功能和程序规范；而数据链路层组件则主要定义设备之间的连接协议。
帧中继网络实现目前所使用的绝大多数帧中继网络都是由服务提供商负责进行管理和维护，这就是我们通常所说的公用帧中继服务。
帧中继技术无论是在公用运营商网络还是专用企业网络上都可以实现，下面，我们就来对这两种不同的FR网络类型进行一下简单的介绍。
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第十七章 帧中继
CCNA V1.0
1
Cisco
河南济源农联社改造建设
CCNA V1.0
Cisco
市局骨干网
ATM
OSPF Area 0
FR
县级地税局
FR
县级地税局
DCR 2501
DCR 2501
DCR 2501
DCR 2501
DLCI: 500
CCNA V1.0
Cisco
DTE:客户端设备 :客户端设备(CPE),数据终端设备 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 设备分配一个连接标 虚电路( ):通过为每一对 ):通过为每一对 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. 复用. 数字连接识别号(DLCI):用以识别在 数字连接识别号( ):用以识别在 ):用以识别在DTE和FR之间的 和 之间的 逻 辑虚拟电路. 辑虚拟电路. 本地管理接口(LMI):是在 本地管理接口( ):是在 设备和FR之间的一种信 ):是在DTE设备和 之间的一种信 设备和 令 标准,它负责管理链路连接和保持设备间的状态. 标准,它负责管理链路连接和保持设备间的状态.
CCNA V1.0
Frame Relay 的反转 ARP 协 议和 LMI 工作
1
DLCI=100 172.168.5.5
Cisco
Frame Relay Cloud
DLCI=400 172.168.5.7
CCNA V1.0
Frame Relay 的反转 ARP 协 议和 LMI 工作
5 4
5 6 7
7
CCNA V1.0
配置 Frame Relay
Cisco
Rel. 11.2 Router
HQ
Rel. 10.3 Router
Branch
interface Serial1 ip address 10.16.0.1 255.255.255.0 encapsulation frame-relay bandwidth 64
CCNA V1.0
学员思考
Cisco
五个点要求能两两互连,如何连接? 五个点要求能两两互连,如何连接?
每个点需要多少串口? 每个点需要多少串口?
CCNA V1.0
选择 Frame Relay 拓扑结构
Cisco
Full Mesh
Partial Mesh Star (Hub and Spoke)
Cisco
DLCI=110 IP address=10.16.0.1/24
p1r1 HQ
Branch
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
1
DLCI=100 172.168.5.5 Status Inquiry
Cisco
Frame Relay Cloud
DLCI=400 172.168.5.7 Status Inquiry
2
2
பைடு நூலகம்
CCNA V1.0
Frame Relay 的反转 ARP 协 议和 LMI 工作
1
DLCI=100 172.168.5.5 Status Inquiry
CCNA V1.0
Frame Relay 与OSI
Cisco
OSI 参考模型
Application Presentation Session Transport Network Data Link Physical
Frame Relay
IP/IPX/AppleTalk, etc. Frame Relay EIA/TIA-232, EIA/TIA-449, V.35, X.21, EIA/TIA-530
CCNA V1.0
帧中继的前景
Cisco
一种高性能,高效率的数据链路技术. 一种高性能,高效率的数据链路技术. 它工作在OSI参考模型的物理层和数据链路 参考模型的物理层和数据链路 它工作在 但依赖TCP上层协议来进行纠错控制 上层协议来进行纠错控制. 层,但依赖TCP上层协议来进行纠错控制. 提供帧中继接口的网络可以是一个 提供帧中继接口的网络可以是一个ISP服务 服务 也可能是一个企业的专有企业网络. 商;也可能是一个企业的专有企业网络. 目前,它是世界上最为流行的 目前,它是世界上最为流行的WAN协议之 协议之 它是优秀的思科专家必备的技术之一. 一,它是优秀的思科专家必备的技术之一.
CCNA V1.0
Frame Relay 地址映射
Cisco
DLCI: 500 CSU/DSU
PVC
10.1.1.1
Inverse ARP or Frame Relay map
Frame Relay DLCI (500) IP (10.1.1.1)
– 从提供商那里得到本地的 从提供商那里得到本地的DLCI号 号 – 建立目的地址和本地 建立目的地址和本地DLCI之间的映射关系 之间的映射关系 – frame-relay map ip 10.1.1.1 500 broadcast
CCNA V1.0
Frame Relay 和 LMI类型 类型
Cisco
1
DLCI=100 172.168.5.5
Frame Relay Cloud
DLCI=400 172.168.5.7
LMI 类型:管理参数,Cisco是其中的一种专用协议,另外 类型:管理参数, 是其中的一种专用协议, 是其中的一种专用协议 还有ANSI LMI类型;Q933A LMI类型; 类型; 类型; 还有 类型 类型
Cisco
Frame Relay Cloud
DLCI=400 172.168.5.7 Status Inquiry
2
2
Local DLCI 100=Active
3
3 4
Local DLCI 400=Active
CCNA V1.0
Frame Relay 的反转 ARP 协 议和 LMI 工作
CCNA V1.0
帧中继的作用
Cisco
帧使用 帧使用DLCI进行标识,它工作在第二层; 进行标识,它工作在第二层; 进行标识 帧中继的优点在于它的低开销. 帧中继的优点在于它的低开销. 帧中继在带宽方面没有限制,它可以提供 帧中继在带宽方面没有限制, 较高的带宽. 较高的带宽. 典型速率 典型速率56K-2M/s内. 内
CCNA V1.0
Frame Relay 信号
Cisco
DLCI: 500 CSU/DSU LMI
500=Active 400=Inactive
PVC
10.1.1.1
DLCI: 400
x
PVC
Keepalive
Cisco 路由器支持的 LMI 标准 标准:
– Cisco – ANSI T1.617 Annex D – ITU-T Q.933 Annex A
DCR 2501
网点
网点
网点
网点
OSPF 域 1 青岛市地税网络拓扑图
OSPF 域15
青岛市地税局应用案例
CCNA V1.0
商业银行总行/分行
CISCO 3640 CISCO 7507
Internet
Cisco
V
FR/DDN/X.25/PSTN
支行
CISCO 3620
V
支行
CCNA V1.0
Cisco
全网结构:提供最大限度的相互容错能力; 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. 物理连接费用最为昂贵. 部分网格结构:对重要结点采取多链路互 部分网格结构: 连方式,有一定的互备份能力. 连方式,有一定的互备份能力. 星型结构:最常用的帧中继拓扑结构,由 星型结构:最常用的帧中继拓扑结构, 中心节点来提供主要服务与应用, 中心节点来提供主要服务与应用,工程费 最省
CCNA V1.0
帧中继概述
Cisco
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. 家标准化协会制定的一种标准. 它定义在公共数据网络上发送数据的过程. 它定义在公共数据网络上发送数据的过程. 它是一种面向连接的数据链路技术,为提 它是一种面向连接的数据链路技术, 供高性能和高效率数据传输进行了技术简 它靠高层协议进行差错校正, 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. 利用了当今光纤和数字网络技术.
1
DLCI=100 172.168.5.5 Status Inquiry
Cisco
Frame Relay Cloud
DLCI=400 172.168.5.7 Status Inquiry
2
2
Local DLCI 100=Active
3
3 4
Local DLCI 400=Active
4
Hello, I am 172.168.5.5.
interface Serial1 ip address 10.16.0.2 255.255.255.0 encapsulation frame-relay bandwidth 64 frame-relay lmi-type ansi
CCNA V1.0
配置在DTE中静态的 Frame Relay 映射 中静态的 配置在