Lektsia_2_Frame_Relay (Электронные лекции)

Библиографическая справкаFrame Relay первоначально замышлялся как протокол дляиспользования в интерфейсах ISDN, и исходные предложения,представленные в CCITT в 1984 г., преследовали эту цель. Былатакже предпринята работа над Frame Relay в аккредитованном ANSIкомитете по стандартам T1S1 в США.Крупное событие в истории Frame Relay произошло в 1990 г., когдаCisco Systems, StrataCom, Northern Telecom и Digital EquipmentCorporation образовали консорциум, чтобы сосредоточить усилия наразработке технологии Frame Relay и ускорить появление изделийFrame Relay, обеспечивающих взаимодействие сетей. Консорциумразработал спецификацию, отвечающую требованиям базовогопротокола Frame Relay, рассмотренного в T1S1 и CCITT; однако онрасширилее,включивхарактеристики,обеспечивающиедополнительныевозможностидлякомплексныхокружениймежсетевого об'единения.

Эти дополнения к Frame Relay называютобобщенно local management interface (LMI) (интерфейс управлениялокальной сетью).Основы технологииFrame Relay обеспечивает возможность передачи данных скоммутацией пакетов через интерфейс между устройствамипользователя (например, маршрутизаторами, мостами, главнымивычислительными машинами) и оборудованием сети (например,переключающими узлами). Устройства пользователя часто называюттерминальным оборудованием (DTE), в то время как сетевоеоборудование, которое обеспечивает согласование с DTE, частоназывают устройством завершения работы информационной цепи(DCE). Сеть, обеспечивающая интерфейс Frame Relay, может бытьлибо общедоступная сеть передачи данных, либо сеть соборудованием, находящимся в частном владении, котораяобслуживает отдельное предприятие.В роли сетевого интерфейса, Frame Relay является таким же типомпротокола, что и Х.25.

Однако Frame Relay значительно отличается отХ.25 по своим функциональным возможностям и по формату. Вчастности, Frame Relay является протоколом для линии с большимпотокоминформации,обеспечиваяболеевысокуюпроизводительность и эффективность.В роли интерфейса между оборудованием пользователя и сети, FrameRelay обеспечивает средства для мультиплексирования большогочислалогическихинформационныхдиалогов(называемыхвиртуальными цепями) через один физический канал передачи,которое выполняется с помощью статистики.

Это отличает его отсистем,использующихтолькотехникувременногомультиплексирования(TDM)дляподдержаниямножестваинформационных потоков. Статистическое мультиплексированиеFrame Relay обеспечивает более гибкое и эффективноеиспользование доступной полосы пропускания. Оно можетиспользоваться без применения техники TDM или как дополнительноесредство для каналов, уже снабженных системами TDM.Другой важной характеристикой Frame Relay является то, что онаиспользует предшествующие достижения технологии передачиглобальных сетей.

Более ранние протоколы WAN, такие как Х.25,были разработаны в то время, когда преобладали аналоговыесистемы передачи данных и медные носители. Эти каналы передачиданных значительно менее надежны, чем доступные сегодня каналы сволоконно-оптическим носителем и цифровой передачей данных. Втаких каналах передачи данных протоколы канального уровня могутпредшествовать требующим значительных временных затраталгоритмам исправления ошибок, оставляя это для выполнения наболее высоких уровнях протокола.

Следовательно, возможныбольшие производительность и эффективность без ущерба дляцелостности информации. Именно эта цель преследовалась приразработке Frame Relay. Он включает в себя алгоритм проверки припомощи циклического избыточного кода (CRC) для обнаруженияиспорченных битов (из-за чего данные могут быть отвергнуты), но внем отсутствуют какие-либо механизмы для корректированияиспорченных данных средствами протокола (например, путемповторной их передачи на данном уровне протокола).Другим различием между Frame Relay и Х.25 является отсутствиеявно выраженного управления потоком для каждой виртуальной цепи.В настоящее время, когда большинство протоколов высших уровнейэффективно выполняют свои собственные алгоритмы управленияпотоком, необходимость в этой функциональной возможности наканальном уровне уменьшилась.

Таким образом, Frame Relay невключает явно выраженных процедур управления потоком, которыеявляются избыточными для этих процедур в высших уровнях. Вместоэтого предусмотрены очень простые механизмы уведомления оперегрузках,позволяющиесетиинформироватькакое-либоустройство пользователя о том, что ресурсы сети находятся близко ксостоянию перегрузки. Такое уведомление может предупредитьпротоколы высших уровней о том, что может понадобитьсяуправление потоком.Стандарты Current Frame Relay адресованы перманентнымвиртуальным цепям (PVC), определение конфигурации которых иуправление осуществляется административным путем в сети FrameRelay.

Был также предложен и другой тип виртуальных цепей коммутируемые виртуальные цепи (SVC). Протокол ISDN предложен вкачестве средства сообщения между DTE и DCE для динамичнойорганизации, завершения и управления цепями SVC.Дополнения LMIПомимо базовых функций передачи данных протокола Frame Relay,спецификация консорциума Frame Relay включает дополнения LMI,которые делают задачу поддержания крупных межсетей более легкой.Некоторые из дополнений LMI называют "общими"; считается, что онимогут быть реализованы всеми, кто взял на вооружение этуспецификацию. Другие функции LMI называют "факультативными".Ниже приводится следующая краткая сводка о дополнениях LMI:Сообщения о состоянии виртуальных цепей (общее дополнение).Обеспечивает связь и синхронизацию между сетью иустройствомпользователя,периодическисообщаяосуществовании новых PVC и ликвидации уже существующихPVC, и в большинстве случаев обеспечивая информацию оцелостности PVC.

Сообщения о состоянии виртуальных цепейпредотвращают отправку информации в"черные дыры", т.е.через PVC, которые больше не существуют.Многопунктовая адресация (факультативное).Позволяет отправителю передавать один блок данных, нодоставлять его через сеть нескольким получателям. Такимобразом, многопунктовая адресация обеспечивает эффективнуютранспортировку сообщений протокола маршрутизации ипроцедур резолюции адреса, которые обычно должны бытьотосланы одновременно во многие пункты назначения.Глобальная адресация (факультативное).Наделяет идентификаторы связи глобальным, а не локальнымзначением, позволяя их использование для идентификацииопределенного интерфейса с сетью Frame Relay.

Глобальнаяадресация делает сеть Frame Relay похожей на LAN в терминахадресации; следовательно, протоколы резолюции адресадействуют в Frame Relay точно также, как они работают в LAN.Простое управление потоком данных (факультативное).Обеспечивает механизм управления потоком XON/XOFF,который применим ко всему интерфейсу Frame Relay. Онпредназначен для тех устройств, высшие уровни которых немогут использовать биты уведомления о перегрузке и которыенуждаются в определенном уровне управления потоком данных.Форматы блока данныхФормат блока данных изображен на Рис. 14-1. Флаги ( flags )ограничивают начало и конец блока данных.

За открывающимифлагами следуют два байта адресной ( address ) информации. 10битов из этих двух байтов составляют идентификацию (ID)фактической цепи (называемую сокращенно DLCI от "data linkconnection identifier").Центром заголовка Frame Relay является 10-битовое значение DLCI.Оноидентифицируеттулогическуюсвязь,котораямультиплексируется в физический канал.

В базовом режимеадресации (т.е. не расширенном дополнениями LMI), DLCI имеетлогическое значение; это означает, что конечные усторойства на двухпротивоположных концах связи могут использовать различные DLCIдля обращения к одной и той же связи. На рис. 14-2 представленпример использования DLCI при адресации в соответствии снерасширенным Frame Relay.Рис. 14-2 предполагает наличие двух цепей PVC: одна междуAтлантой и Лос-Анджелесом, и вторая между Сан Хосе и Питтсбургом.Лос Анджелес может обращаться к своей PVC с Атлантой, используяDLCI=12, в то время как Атланта обращается к этой же самой PVC,используя DLCI=82. Аналогично, Сан Хосе может обращаться к своейPVC с Питтсбургом, используя DLCI=62.

Сеть использует внутренниепатентованные механизмы поддержания двух логически значимыхидентификаторов PVC различными.В конце каждого байта DLCI находится бит расширенного адреса (ЕА).Если этот бит единица, то текущий байт является последним байтомDLCI. В настоящее время все реализации используют двубайтовыйDLCI, но присутствие битов ЕА означает, что может быть достигнутосоглашение об использовании в будущем более длинных DLCI.Бит C/R, следующий за самым значащим байтом DLCI, в настоящеевремя не используется.И наконец, три бита в двубайтовом DLCI являются полями,связанными с управлением перегрузкой.

Бит "Уведомления о явновыраженнойперегрузкевпрямомнаправлении"(FECN)устанавливается сетью Frame Relay в блоке данных для того, чтобысообщить DTE, принимающему этот блок данных, что на тракте отисточника до места назначения имела место перегрузка. Бит"Уведомления о явно выраженной прегрузке в обратном направлении"(BECN) устанавливается сетью Frame Relay в блоках данных,перемещающихся в направлении, противоположном тому, в которомперемещаются блоки данных, встретившие перегруженный тракт.Суть этих битов заключается в том, что показания FECN или BECNмогут быть продвинуты в какой-нибудь протокол высшего уровня,который может предпринять соответствующие действия поуправлению потоком. (Биты FECN полезны для протоколов высшихуровней, которые используют управление потоком, контролируемымпользователем, в то время как биты BECN являются значащими длятех протоколов, которые зависят от управления потоком,контролируемым источником ("emitter-controlled").Бит "приемлемости отбрасывания" (DE) устанавливается DTE, чтобысообщить сети Frame Relay о том, что какой-нибудь блок данныхимеет более низшее значение, чем другие блоки данных и долженбыть отвергнут раньше других блоков данных в том случае, если сетьначинает испытывать недостаток в ресурсах.

Т.е. он представляетсобой очень простой механизм приоритетов. Этот бит обычноустанавливается только в том случае, когда сеть перегружена.Формат сообщений LMIВ предыдущем разделе описан базовый формат протокола FrameRelay для переноса блоков данных пользователя. Разработаннаяконсорциумом спецификация Frame Relay также включает процедурыLMI. Сообщения LMI отправляются в блоках данных, которыехарактеризуются DLCI, специфичным для LMI (определенным вспецификации консорциума как DLCI=1023). Формат сообщений LMIпредставлен на Рис. 14-3.В сообщениях LMI заголовок базового протокола такой же, как вобычных блоках данных.

Фактическое сообщение LMI начинается счетырех мандатных байтов, за которыми следует переменное числоинформационных элементов (IE). Формат и кодирование сообщенийLMI базируются на стандарте ANSI T1S1.Первый из мандатных байтов (unnumbered information indicatorиндикатор непронумерованной информации) имеет тот же самыйформат, что и индикатор блока непронумерованной информацииLAPB (UI) с битом P/F, установленным на нуль. Подробнаяинформация о LAPB дается в лекции Х.25. Следующий байт называют"дискриминатор протокола" (protocol discriminator); он установлен навеличину, которая указывает на "LMI".