Frame relay - Công nghệ mạng - CCNA

SVTH: Đoàn Minh Tuấn 0620099 Nguyễn Võ Minh Tuấn 0620096 Võ Minh Tú 0620112 Nguyễn Lê Hữu Phước 0620056 Nguyễn Cao Trí 0620086 Giới Thiệu Frame Relay Fr là kỹ thuật mạch ảo cung cấp các dịch vụ cấp thấp(lớp vật lý và lớp liên kết dữ liệu) thỏa mãn các nhu cầu. Tốc độ dữ liệu cao với chi phí thấp Dữ liệu không đều Hiệu suất sử dụng cao nhờ vào sự tiến bộ của các môi trường truyền dẫn Việc chuẩn hóa được thực hiện bởi cả ITU-T và ANSI Frame-Relay được thiết kế nhằm cung cấp dịch vụ chuyển khung nhanh cho các ứng dụng số liệu tương tự như X.25 hay ATM Đặc tính của X25: Các gói điều khiển kết nối được truyền trên cùng VC với các gói dữ liệu Phân/hợp kênh của VC xảy ra ở lớp 3 Các lớp 2 và 3 đều có cơ chế điều khiển dòng và điều khiển lỗi. Nhược Điểm: Chi phí chuyển mạch gói khá cao Yêu cầu ACK cho từng gói dữ liệu riêng biệt Tại mỗi node trung gian phải lưu bảng trạng thái cho mỗi VC. Dữ liệu nguồn cần phải lưu trữ trong trường hợp phải truyền lại FR khắc phục các chi phí của X25 bằng các đặc tính sau Tính hiệu điều khiển nối được truyền trên kết nối luận lý riêng biệt so với dữ liệu Không cần thiết phải duy trì bảng trạng thái tại các node trung gian Phân/hơp kênh và chuyển mạch các kết nối luận lý được thực hiện ở lớp 2. Ứng Dụng Frame-relay Kết nối các mạng lưới, mạng ngang cấp Meshed LAN Peer-to-Peer Networking Frame relay ứng dụng trong kết nối các mạng cục bộ (LAN), mạng diện rộng WAN, MAN Frame relay hỗ trợ chuẩn SNA của IBM. Phục vụ cho các ứng dụng về voice Frame relay Virtual Circuits in FR Có 3 loại VC: Kênh ảo cố định PVC (Permanent Virtual Cuicuit): Mỗi thiết bị đầu cuối trên mạng diện rộng WAN phải có một địa chỉ gọi là DNA (Data Network Address) để các thiết bị đầu cuối khác có thể gọi được. Với mỗi cặp DNA, ta có thể tạo một số kênh ảo cố định kết nối chúng và khi có các cuộc trao đổi tin giữa chúng mạng không cần phải xử lý các gói tin thiết lập cuộc gọi. Kênh ảo chuyển mạch (Switched Virtual Curcuit): Kênh ảo nối đa điểm MVC (Multicast Virtual Circuit): Mạng Frame-Relay có thể cung cấp khả năng phát hoặc nhận số liệu giữa một đầu cuối với nhiều đầu cuối khác nhờ kỹ thuật MVC. Hiện nay kỹ thuật này mới được áp dụng với loại kênh PVC còn với SVC vẫn đang còn trong giai đoạn nghiên cứu. Tổng Quan mạng FR Cở sở tạo mạng FR là Các thiết bị: Frame Relay Access Device: có thể là các thiết bị LAN bridge,LAN Router Frame Relay Network Device: có thể là các Tổng đài chuyển mạch khung (Frame) hay tổng đài chuyển mạch tế bào (Cell Relay - chuyển tải tổng hợp các tế bào của các dịch vụ khác nhau như âm thanh, truyền số liệu, video v.v Đường kết nối giữa các thiết bị là giao diện chung cho FRAD và FRND, giao thức người dùng và mạng hay gọi F.R UNI (Frame Relay User Network Interface) Hoạt Động Người sử dụng gửi một Frame (khung) đi với giao thức LAP-D hay LAP-F (Link Access Protocol D hay F), chứa thông tin về nơi đến và thông tin người sử dụng, hệ thống sẽ dùng thông tin này để định tuyến trên mạng . Công nghệ Frame Relay có một ưu điểm đặc trưng rất lớn là cho phép người sử dụng dùng tốc độ cao hơn mức họ đăng ký Hoạt Động Frame Relay không cố định độ rộng băng (Bandwith) cho từng cuộc gọi một mà phân phối bandwith một cách linh hoạt điều mà X25 và thuê kênh riêng không có Frame Relay không sử dụng thủ tục sửa lỗi và điều hành thông lượng (Flow control) ở lớp 3 (Network layer), nên các Frame có lỗi đều bị loại bỏ thì vấn đề chuyển đi đúng địa chỉ, nguyên vẹn, nhanh chóng và không bị thừa bị thiếu là không đơn giản ( DLCI (Data link connection identifier) - Nhận dạng đường nối data:trên một đường nối vật lý frame relay có thể có rất nhiều các đường nối ảo, mỗi một đối tác liên lạc được phân một đường nối ảo riêng để tránh bị lẫn ) CIR ( committed information rate ) - Tốc độ cam kết:đây là tốc độ khách hàng đặt mua và mạng lưới phải cam kết thường xuyên đạt được tốc độ này CBIR ( Committed burst information rate ) - Tốc độ cam kết khi bùng nổ thông tin. DE bit ( Discard Eligibility bit ) - Bit đánh dấu Frame có khả năng bị loại bỏ. Nếu độ nghẽn của mạng càng nhiều (khi nhiều người cùng làm việc) thì khả năng rủi ro bị loại bỏ của các Frame càng lớn Do mạng Frame relay không có thủ tục điều hành thông lượng (Flow control) nên độ nghẽn mạng sẽ không kiểm soát được Có hai phương pháp để giảm độ nghẽn và số frame bị loại bỏ. Sử dụng FECN (Forward explicit congestion notification ):Thông báo độ nghẽn cho phía thu và phía phát Sử dụng LMI (Local Manegment Interface):thông báo trạng thái nghẽn mạng cho các thiết bị đầu cuối biết Cấu trúc khung của Frame relay Cấu trúc của một khung có các phần sau: 1 byte dành cho cờ F (flag) dẫn đầu. 2 byte địa chỉ A (adress) để biết khung chuyển tới đâu . Cấu trúc khung của Frame relay Trường I (Information) dành cho dữ liệu thông tin có nhiều byte . (4) 2 byte cho việc kiểm tra khung FCS (Frame Check Sequence) đểphân tích và biết được các gói thiếu, đủ, đúng, sai trên cơ sở đó trả lời cho phía phát biết. Và cuối cùng là 1 byte cờ F để kết thúc. Như vậy cấu trúc khung của Frame Relay và gói X25 cơ bản giống nhau đều có cờ đi trước mở đường và kết thúc để bảo vệ cho dữ liệu thông tin đi giữa Chi tiết của một khung Byte thứ nhất và byte cuối cùng: Flag - cờ luôn có giá trị 01111110 Byte2: dành cho địa chỉ Bit1 - EA: Extended (dùng cho mở rộng địa chỉ) Bit2 - C/R - Command/ respond ( dùng cho các thiết bị đầu cuối cần trao đổi thông tin ) Chi tiết của một khung Byte 2(tt): DLCI ở byte thứ 2 có 6 bit và ở byte thứ 3 có 4 bit tổng cộng 10 bit để nhận dạng đường nối data 10 bit có thể nhận dạng tới 1024 địa chỉ Byte 3: Bit 1 - bit EA. Bit 2 - bit DE. Bít đánh dấu các Frame mà mạng lưới, thiết bị có quyền loại bỏ nó nếu như độ nghẽn của mạng cao Chi tiết của một khung Bit 3 - Bit BECN. Bit 4 - Bit FECN. Hai bit này do mạng lưới đặt cho từng cuộc nối một (Từng DLCI) báo cho các FRAD biết để điều hành thông lượng. Khi bị nghẽn các bit này được đặt = 1 theo 4 trường hợp sau đây Bit 5 đến bit 8 - Dành cho DLCI DLCI. (3) Trường thông tin I. Trường thông tin của một Frame có thể thay đổi độ dài nhưng đều chứa hai loại thông tin chính đó là thông tin dữ liệu của người dùng (Application Data hay User Data) và thông tin về giao thức từng lớp sử dụng PCI (Protocol Control Information) Hai Byte kiểm tra khung - FCS (Frame Check Sequence) Hai byte 16 bit để kiểm tra khung (FCS) ,kiểm tra độ dư theo chu kỳ CRC (Cyclic Redundacy Check) Đối với Frame relay CRC kiểm tra từ bit thứ nhất của trường địa chỉ cho tới bit cuối cùng trường thông tin FCS được FRAD (đầu phát )đếm và FRAD (đầu thu) đếm lại (Các FRND cũng đếm) như hình vẽ 8. Phát hiện FCS sai ở đâu thì Frame bị huỷ tại đó. . Frame Relay và mô hình OSI 7 lớp Trong mẫu 7 lớp của OSI (Open System Interconnection) X25 và Frame Relay có mặt ở 3 lớp dưới Lớp vật lý - physical layer: giao diện vật lý, điện lý dùng chung giữa FRAD và FRND. Lớp kết nối - Link Layer :định nghĩa thể lệ và thủ tục kết nối liên lạc, được coi như LAP (Link Access Protocol) Frame Relay hiện tại đang dùng 2 loại LAP là: LAP-D là giao thức cơ bản của lớp 2 của ISDN - D channel LAP-F. Giao thức của Frame relay cải tiến từ LAP-D do tiêu chuẩn Q922 định nghĩa và được sử dụng nhiều hơn Core function: Kiểm soát để các Frame không bị đúp hay mất, kiểm tra độ dài của một khung, phân tích lỗi truyền dẫn qua FCS, điều khiển nghẽn qua FENC/BECN. Upper function: Điều khiển DLCI (DataLink Connection Identification) định nghĩa đường nối Logic giữa FRAD và FRND. . Lớp mạng - Network layer. Lớp mạng không có thủ tục gì vì vậy nó nhanh hơn nhiều so với X25 haySNA. Lớp mạng định nghĩa các khung dữ liệu chuyển dịch như thế nào giữa các hệ thống, đảm bảo định tuyến trong một mạng hay giữa các mạng với nhau. Giao thức kết nối 2 mạng X25 là X75 còn giao thức kết nối giữa 2 mạng Frame relay là NNI - Network to Network Interface TẮC NGHẼN TRONG FRAME RELAY Nguyên Nhân: Thứ nhất là do 1 node mạng nhận quá nhiều frame hơn mà nó có thể xử lý. Thứ hai là 1 node mạng gửi frame quá nhanh, vượt qua tốc độ đường truyền cho phép TẮC NGHẼN Giải pháp: Khi tắc nghẽn xảy ra thì cần có cơ chế cung cấp cho hệ thống biết về các tắc nghẽn trên mạng nhầm tránh sự lan tràn tắc nghẽn Khi có tắc nghẽn nghiêm trọng xảy ra khi đó mạng buộc phải huỷ đi một số frame Dịch vụ Frame Relay Frame relaying:dịch vụ mạng cơ bản cho việc truyền các khung liên kết dữ liệu trên kênh D,B hoặc H. Giao tiếp người dùng -mạng cho phép tạo nhiều VC hoặc PVC tới nhiều đích khác nhau Đối với VC,tín hiệu điều khiển được truyền 1 cách luận lý thông qua nghi thức điều khiển trên kênh D. Dịch vụ Frame Relay Dữ liệu người dùng được truyền dưới dạng khung dùng nghi thức liên kết dữ liệu LAPF. Mạng bảo đảm thứ tự các khung được truyền tại các điểm tham chiếu S hoặc T ở đầu kia. Mạng phát hện lỗi truyền dẫn ,lỗi chức năng ,lỗi đinh dạng và loại bỏ các khung lỗi Dịch vụ Frame Relay Frame relay Switching: bao gồm tất cả đặc tính của Frame relaying,ngoài ra Các khung được truyền với ACK và trả về người phát. Flow control được thông qua giao tiếp người dùng- mạng theo cả 2 chiều. Phát hiện và khắc phục lỗi truyền dẫn,lỗi định dạng,lỗi chức năng Phát hiện và khắc phục các khung thất lạc hay bị trùng Frame relaying Vs Frame Switching Frame relaying là dịch vụ phân hợp không đảm bảo( không có ACK,có thể mất khung,không có cơ chế flow control). Frame relaying phân phát các khung theo thứ tự Frame Switching là dịch vụ phân hợp bảo đảm,có điều khiển dòng và điều khiển lỗi. Dịch vụ Frame relaying được dùng nhiều Frame Relay Vs X25 Hầu như không xử lý tại các node trung gian mà chỉ check lỗi và tìm đường Khung lỗi bị loại bỏ Khắc phục lỗi sẽ do các lớp cao hơn thực hiện Các gói tin được xử lý ở lớp 3 Dùng giao thức LAPB và LAPD Công việc xử lý trên mạng khá cao so với FR CÁC TÍNH NĂNG CỦA FRAME RELAY Sự phân mảnh(FRAGMENTATION ):phân mảnh các frame dài thành các frame ngắn theo thứ tự gửi và tập hợp lại tại người nhận Mục đích:hỗ trợ cho các lưu lượng dể bị trì hoãn như là các ứng dụng về voice … Mô hình phân mảnh:Các chức năng phân mảnh ( Fragmentation - FF) có thể hiện thực tại một UNI (cấu hình DTE-DCE) NNI (cấu hình DTE-to-DTE) VOICE OVER FRAME RELAY Service multiplexing :để hỗ trợ voice phức tạp và các kênh dữ liệu trên một kết nối Frame relay đơn lẻ MULTILINK FRAME RELAY Được dùng cho nhóm hoặc kết hợp băng thông trên một cài đặt của các kết nối Frame relay giữa 2 máy Sự Tiến Triển của Frame Relay Mối quan hệ giữa 3 loại công nghệ X25, Frame Relay và Cell Relay (cơ sở của ATM) rất chặt chẽ được phát triển mang tính kế thừa cả về phần giao thức, phần mềm và chế tạo phần cứng Tuy nhiên Frame relay được xem là đi vào ngõ cụt vì: Không là nền tảng của cell relay Không đề xuất chuyển cho một số công nghệ mới cho high-speed relay . Frame Relay có một số nét đặc trưng : Frame relay tiết kiệm chi phí về thiết bị. Đơn giản, linh hoạt trong nâng cấp Frame relay cho phép tích hợp nhiều ứng dụng khác nhau sử dụng các công nghệ truyền thông khác nhau trên một mạng lưới duy nhất (voice, data, video,…). Frame relay hỗ trợ khả năng tích hợp và tương thích với các tiêu chuẩn kỹ thuật khác nhau (X25, TCP/IP, SNA, ATM….) Do đó công nghệ frame relay có thể tồn tại thêm nhiều năm Frame relay-Tóm Tắt FR là dịch vụ kết nối mạng dữ liệu theo phương thức chuyển mạch tốc độ cao, thích hợp truyền lượng dữ liệu lớn . FR không dùng cơ chế kiểm tra lỗi như X25 FR cho phép các kết nối PVC và SVC FR nằm trong lớp 1,2,3 trong OSI Chức năng chuyển mạch và tìm đường thực hiện ở lớp 2 A&Q