+ Cơ bản về Frame Relay – CCNA
[5/25/2009 05:07:00 PM | ]

Frame Relay

Frame relay vẫn là một dịch vụ WAN ưu chuộng trên thập kỹ qua, có một lý do giải thích cho điều này chính là chi phí (cost).

Mặc đinh, Frame relay được phân loại như một mạng non-broadcast multi-access (NBMA) network, nghĩa là nó không gởi bất kỳ tín hiệu broadcast như các RIP updates qua mạng. Nhưng bạn không bận tâm chúng ta sẽ tìm hiểu trong phần sau.

Frame Relay có nguồn gốc từ kỹ thuật X.25 và nó cơ bản kết hợp chặc trẻ với các thành phần cơ bản của X.25. Thực chất nó phức tạp hơn các mạng leased-line network đơn giản bạn đã học khi tôi thảo luận về các giao thức HDLC và PPP protocols, bạn có thể nhìn thấy nó như một đám may “cloud” trong sơ đồ mạng. Chúng ta sẽ thấy nó trong ít phút, tôi sẽ hướng dẫn các khái niệm trong Frame Relay và chỉ cho bạn sự khác biệt so với các kỹ thuật lease-line đơn giản.

Hướng dẫn kỹ thuật Frame Relay:

ở CCNA, bạn sẽ cần hiểu cơ bản về kỹ thuật Frame Relay và có thể cấu hình cơ bản nó. Đầu tiên bạn hiểu rằng FR là một kỹ thuật chuyển mạch gói (packet-switched technology). Bạn sẽ nhận biết tức thời nhiều điều về nó như sau:

  • You won’t be using the encapsulation hdlc or encapsulation ppp command to configure it.
  • Frame Relay doesn’t work like a point-to-point leased line (although it can be made to look and act like one).
  • Frame Relay is usually less expensive than leased lines are, but there are some sacrifices to make to get that savings.

Thế tại sao bạn nên quan tâm sử dụng Frame Relay? Như hình vẽ sau, bạn có thể thấy chỉ cần một kết nối giữa các router và Frame relay switch (đặt tại telco). Chi phí sẽ được tiết kiệm hơn nhiều và bạn cũng không cần nhiều serial interface trên router trung tâmClick to collapse

Figure 1: Before Frame Relay

Figure 2: After Frame Relay

Committed Information Rate (CIR):

Frame Relay làm việc bằng cách cung cấp một phần bandwitch dành riêng đển mỗi khách hàng theo yêu cầu và tài nguyên của telco sẵn có. Có 02 đặc tính bandwitch với Frame Relay bạn cần chú ý đó là:

  • Access rate The maximum speed at which the Frame Relay interface can transmit.
  • CIR The maximum bandwidth of data guaranteed to be delivered. In reality, it’s the average amount that the service provider will allow you to transmit.

Nếu hai giá trị này là giống nhau, tốc độ truyền đường Frame Relay khá giống như một Leased Line, nhưng nếu khác nhau, chẳng hạn nói rằng bạn mua một access rate của T1 (1.544Mbps) và một CIR là 256 Kbps. Điều này nói rằng 256Kbps đầu của traffic bạn gởi được đảm bảo được chuyển đến đích, và traffic chuyền phát lên cho phép lên đến tốc độ T1 tuy nhiên traffic ở T1 không ổn địch (nếu nó nằm trong contract của bạn).

Các kiểu mã hoá Frame Relay - Encapsulation Types:

Bạn cần xác đinh một encapsulation trên cổng serial interface, bạn không thể sử dụng HDLC hoặc PPP, Trong Frame Relay có 02 kiểu mã hóa đường truyền encapsulation types là: Cisco và IEFT (Internet Engineering Task Force):

RouterA(config)#int s0
RouterA(config-if)#encapsulation frame-relay ?
  ietf  Use RFC1490 encapsulation

Mặc định encapsulation là Cisco. Bạn nên sử dụng tùy chọn kiểu IEFT nếu bạn cần kết nối một thiết bị Cisco và một thiết bị non-Cisco. Bạn phải đãm bảo rằng mã hóa encapsulation là giống nhau ở hai đầu thiết bị.

Các mạch ảo - Virtual Circuits (VCs)

Frame Relay hoạt động bằng các VCs, trái ngược với các mạch thực (actual circuits) mà Leased Line sử dụng. Các VCs này liên kết hàng ngàn thiết bị với nhau kết nối đến telco như “cloud”. Frame Relay network cung cấp một VC giữa hai thiết bị DTE của bạn với nhau, như vậy giữa chúng xuất hiện một mạch ảo.

Có 02 kiều VC, đó là SVCs và PVCs, ngày này PVCs (Permanent virtual circuits) được sử dụng rộng rãi trên switch frame relay của telco. Như vậy cần một PVC để kết nối hai thiết bị đầu cuối của bạn với nhau.

Data Link Connection Identifiers (DLCIs):

Các Frame Relay PVCs được xác định đến các thiết bị đầu cuối DTE bằng các bộ xác định Data Link Connection Identifiers (DLCIs) . Telco gán các giá trị DLCIs đến các cổng frame relay interface để phân biệt giữa các VCs khác. Nhiều VCs có thế có điểm đến một interface, ta gọi là multipoint frame relay interface, interface này được gán một giá trị DLCI.

Trước khi chúng ta tiếp tục, tôi muốn định nghĩa Inverse ARP (IARP) và thảo luận nó được sử dụng như thế nào với các DLCIs trong mạng Frame Relay network. Nó có một điểm như ARP, nhưng đó là nó ánh xạ (map) một DLCI đến một địa chỉ IP address (ARP thực hiện MAC address thành IP address). Bạn có thể disable nó, Nó chạy trên Frame Relay router và ánh xạ (map) DLCI đến một địa chỉ IP address cho Frame Relay, vì thế nó biết làm thế nào để tìm được đến Frame Relay switch. Bạn sẽ thấy sự ánh xạ IP-to-DLCI với lệnh show frame-relay map.

Note: Inverse ARP (IARP) được sử dụng để ánh xạ một DLCI đến một địa chỉ IP address.

Nói thêm về DLCIs một chút, chúng chỉ có ý nghĩa cục bộ một mạng (locally significant) – để có chứng nhận toàn bộ các mạng (global) yêu cầu sử dụng tham số mở rộng LMI để cung cấp ý nghĩa toàn bộ các mạng. Điều này tại sao bạn sẽ thấy các DLCIs chí có trong các mạng riêng (private network).

Nhưng DLCI không có ý nghĩa quan trọng trong mạng global. Hãy để tôi giải thích nhé: khi router A muốn gởi một frame đến router B, nó tìm kiếm IARP hoặc ánh xạ bằng tay của DLCI đến địa chỉ IP address, nó sẽ cố gắn nhận giá trị DLCI, sau đó gởi frame ra với giá trị DLCI đã tìm thấy trong trường DLCI của FR header. Switch của Telco sẽ nhận frame này và tìm kiếm trên tổ hơp port (physical-port) và DLCI mà nó giám sát. Kết hợp tổ hợp này nó tìm ra một DCLI mới có ý nghĩa locally để sử dụng trong header và sử dụng trong cùng danh sách bảng của nó, nó tìm kiếm một physical port đi ra. Điều này tạo ra các hướng đến router B. Vì thế về cơ bản, bạn sẽ thực sự có thể nó rằng router A đã xác đinh toàn một mạng ảo VC đến Router B, vì thế DLCI được gán có ý nghia locally. Về mặc tinh thần chú ý rằng các DLCIs thực sự được sử dụng bởi telco để “tìm” đầu cuối khác PVC của bạn.

Click to collapse

Figure 3: DLCIs are local to your router

Các số DLCI numbers được sử dụng đế xác định một PVC được gán điển hình bởi telco, và có giá trị bắt đầu từ 16.

Cấu hình một số DLCI number đến interface:

RouterA(config-if)#frame-relay interface-dlci ?
  <16-1007> Define a DLCI as part of the current
            subinterface
RouterA(config-if)#frame-relay interface-dlci 16

Note: DCLIs xác định mạch logical circuit giữa local router và một Frame Relay switch.

Local Management Interface (LMI)

Local Management Interface (LMI) là một chuẩn báo hiệu sử dụng giữa router của bạn với Frame Relay Switch đầu tiên đã kết nối. Nó cho phép chuyển thông tin về hoạt động và trạng thái của mạng ảo VC giữa mạng telco và DTE (router của bạn). Nó truyền thông những thông tin sau:

  • Keepalives These verify that data is flowing.
  • Multicasting This is an optional extension of the LMI specification that allows, for example, the efficient distribution of routing information and ARP requests over a Frame Relay network. Multicasting uses the reserved DLCIs from 1019 through 1022.
  • Global addressing This provides global significance to DLCIs, allowing the Frame Relay cloud to work exactly like a LAN.
  • Status of virtual circuits This provides DLCI status. The status inquiries and messages are used as keepalives when there is no regular LMI traffic to send.

Nhưng nhớ rằng, LMI không truyền thông giữa các routers; nó truyền thông giữa router của bạn với Frame Relay Switch gần nhất. vì thế có thể router ở một đầu của PVC đang nhận LMI trong khi đầu khi router khác của PVC thì không nhận. và tât nhiên là PVC sẽ không hoạt động nếu một điểm bị down.

Có 03 kiển của đinh dạng message LMI là Cisco, ANSI và Q.933A. Các kiểu khác nhau sử dụng tùy thuột kiểu và cấu hình của cơ cấu switching của telco, vì thế nó là thuộc tính bắt buột khi ban cấu hình router của bạn, mà nó thường được telco cung cấp.

Note: Bắt đầu từ IOS version 11.2, kiều LMI là tự động dò (autosensed). Điều này cho phép interface xác định kiểu LMI được hổ trở bởi switch telco.

Trên thiết bị Cisco, kiểu LMI mặc định là Cisco.

RouterA(config-if)#frame-relay lmi-type ?
  cisco
  ansi
  q933a

Sau đây miêu tả:

  • Cisco LMI defined by the Gang of Four (default). The Local Management Interface (LMI) was developed in 1990 by Cisco Systems, StrataCom, Northern Telecom, and Digital Equipment Corporation and became known as the Gang-of-Four LMI, or Cisco LMI.
  • ANSI Annex D included with ANSI standard T1.617.
  • ITU-T (Q.933A) Annex A included in the ITU-T standard and defined by using the Q.933a command keyword

Router nhận thông tin LMI từ switch Frame Relay của telco và update trạng thái mạch ảo, có một trong 03 trạng thái sau:

  • Active state Everything is up, and routers can exchange information.
  • Inactive state The router’s interface is up and working with a connection to the switching office, but the remote router isn’t up.
  • Deleted state No LMI information is being received on the interface from the switch, which could be due to a mapping problem or a line failure.

Điều khiển nghẽn mạch Frame Relay:

Chúng ta đã bàn về CIR, nó nên được giám sát rõ ràng, rũi ro rất lớn về data của bạn có thể bị nướng mất. Điều này có thể dễ dàng tránh được nếu bạn chỉ có thông tin – khi mà sự bùng nỗ traffic. ở đây ta nói về làm thê nào Frame Relay Switch thông báo các vấn đề tắt nghẽn của DTE (router của bạn) và đó là câu hỏi rất quan trọng.

Sau đây là 03 bits nghẽn mạch và ý nghĩa của nó:

  • Discard Eligibility (DE) As you know, when you burst (transmit packets beyond the CIR of a PVC), any packets exceeding the CIR are eligible to be discarded if the provider’s network is congested at the time. Because of this, the excessive bits are marked with a Discard Eligibility (DE) bit in the Frame Relay header. And if the provider’s network happens to be congested, the Frame Relay switch will discard the packets with the first DE bit set. So if your bandwidth is configured with a CIR of zero, the DE will always be on.
  • Forward Explicit Congestion Notification (FECN) When the Frame Relay network recognizes congestion in the cloud, the switch will set the Forward Explicit Congestion Notification (FECN) bit to 1 in a Frame Relay packet header. This will indicate to the destination DTE that the path the frame just traversed is congested.
  • Backward Explicit Congestion Notification (BECN) When the switch detects congestion in the Frame Relay network, it’ll set the Backward Explicit Congestion Notification (BECN) bit in a Frame Relay frame that’s destined for the source router. This notifies the router that congestion is ahead. But Cisco routers won’t take action on this congestion information unless you tell them to.

Troubleshooting Using Frame Relay Congestion Control

Bạn có thể xác định thông tin điều khiển tăt nghẽn Frame Relay với lệnh show frame-relay pvc như sau:

RouterA#sh frame-relay pvc
PVC Statistics for interface Serial0/0 (Frame Relay DTE)
              Active     Inactive      Deleted       Static
  Local          1            0            0            0
  Switched       0            0            0            0
  Unused         0            0            0            0
DLCI = 100, DLCI USAGE = LOCAL, PVC STATUS = ACTIVE, INTERFACE = Serial0/0
  input pkts 1300          output pkts 1270       in bytes 21212000
  out bytes 21802000       dropped pkts 4         in pkts dropped 147
  out pkts dropped 0       out bytes dropped 0      in FECN pkts 147
   in BECN pkts 192        out FECN pkts 147
  out BECN pkts 259        in DE pkts 0             out DE pkts 214
  out bcast pkts 0         out bcast bytes 0
  pvc create time 00:00:06, last time pvc status changed 00:00:06

BECN có nghĩa rằng một frame đã được mang “trở lại” khi bị tắt nghẽn.

Đến đây bạn có thể hiểu cơ bản về Frame Relay.

Triển khai và giám sát Frame Relay

Chúng ta có rât nhiều câu lệnh Frame Relay và cấu hình option, chúng ta sẽ bắt đầu với một cấu hình đơn giản 02 router với một PVC giữa chúng. Tiếp đến, tôi sẽ trình bày một cấu hình subinterface phức tạp hơn và demo một số lệnh monitoring sẳn có để xác định cấu hình.

Single Interface

Chúng ta bắt đầu bằng nhìn vào một ví dụ đơn giản sau. 

RouterA#config t
Enter configuration commands, one per line.  End with CNTL/Z.
RouterA(config)#int s0/0
RouterA(config-if)#encapsulation frame-relay
RouterA(config-if)#ip address 172.16.20.1 255.255.255.0
RouterA(config-if)#frame-relay lmi-type ansi
RouterA(config-if)#frame-relay interface-dlci 101
RouterA(config-if)#^Z
RouterA#

Ý nghĩa các lệnh đã quen thuộc với bạn, ở đây bạn cần thêm giá trị DLCI là 101, nó biểu thị rằng PVC chúng ta muốn sử dụng (nó được đưa bởi telco).

Subinterfaces

Có lẽ bạn biết rằng chúng ta có thể có nhiều VC trên một serial interface duy nhất và chúng giống như nhưng interface tách riêng biệt. chúng ta có thể làm được điều này bằng cách tạo một subinterfaces. Subinterface giống như một logical interface đã được định nghĩa bởi IOS software. Nhiều subinterfaces sẽ chia sẽ cùng một interface physical.

Khi cầu hình router trong mạng Frame Relay nó sẽ trách được vấn đề split horizon bởi nó không cho phép update routing, chỉ cấu hình một subinterface tách riêng trên mỗi PVC, với một số DCLI duy nhất và một subnet.

Sau đây là một ví dụ:

RouterA(config)#int s0
RouterA(config-if)#encapsulation frame-relay
RouterA(config-if)#int s0.?
  <0-4294967295>  Serial interface number
RouterA(config-if)#int s0.16 ?
  multipoint      Treat as a multipoint link
  point-to-point  Treat as a point-to-point link
RouterA(config-if)#int s0.16 point-to-point

Note: Không có một địa chỉ IP address dưới physical interface nếu bạn cấu hình subinterfaces.

Có 02 kiểu subinterfaces đó là:

  • Point-to-point Used when a single virtual circuit connects one router to another. Each point-to-point subinterface requires its own subnet.
  • Multipoint This is when the router is the center of a star of virtual circuits that are using a single subnet for all routers’ serial interfaces connected to the frame switch. You’ll usually find this implemented with the hub router in this mode and the spoke routers in physical interface (always point-to-point) or point-to-point subinterface mode.

Tiếp theo tôi sẽ trình bày một ví dụ về router chạy multiple subinterfaces. Sau đây cấu hình xuất ra, chú ý rằng số subinterface không yêu cầu đúng với số DLCI:

interface Serial0
 no ip address (notice there is no IP address on the physical interface!)
 no ip directed-broadcast
 encapsulation frame-relay
!
interface Serial0.102 point-to-point
 ip address 10.1.12.1 255.255.255.0
 no ip directed-broadcast
frame-relay interface-dlci 102
!
interface Serial0.103 point-to-point
 ip address 10.1.13.1 255.255.255.0
 no ip directed-broadcast
frame-relay interface-dlci 103
!
interface Serial0.104 point-to-point
 ip address 10.1.14.1 255.255.255.0
 no ip directed-broadcast
frame-relay interface-dlci 104
!
interface Serial0.105 point-to-point
 ip address 10.1.15.1 255.255.255.0
 no ip directed-broadcast
frame-relay interface-dlci 105
!

Nều chay với version Cisco IOS 11.2 hoặc mới hơn, bạn không cần khai báo kiểu LMI, nhớ rằng point-to-point subinterfaces giải quyết tốt vấn đề split horizon.

Giám sát Frame Relay:

Có nhiều lênh sử dụng để check trạng thái của interface bạn và PVCs khi bạn thiết lập Frame Relay:

RouterA>sho frame ?
end-to-end     Frame-relay end-to-end VC information
fragment       show frame relay fragmentation information
ip             show frame relay IP statistics
lapf           show frame relay lapf status/statistics
lmi            show frame relay lmi statistics
map            Frame-Relay map table
pvc            show frame relay pvc statistics
qos-autosense  show frame relay qos-autosense information
route          show frame relay route
svc            show frame relay SVC stuff
traffic        Frame-Relay protocol statistics
vofr           Show frame-relay VoFR statistics

Tham số thường được sử dụng trong lệnh show frame-relay là lmi, pvc và map.

+ Lệnh show interface:
Bạn có thể kiểm tra LMI traffic, hiển thị thông tin encapsulation, cũng như thông tin ở layer2 và layer 3.
RouterA#sho int s0
Serial0 is up, line protocol is up
 Hardware is HD64570
 MTU 1500 bytes, BW 1544 Kbit, DLY 20000 usec, rely
  255/255, load 2/255
 Encapsulation FRAME-RELAY, loopback not set, keepalive
  set (10 sec)
 LMI enq sent 451751,LMI stat recvd 451750,LMI upd recvd
  164,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
 Broadcast queue 0/64, broadcasts sent/dropped 0/0,
  interface broadcasts 839294
+ Lệnh show frame map:
Hiển thị thông tin ánh xạ (mapping) Network layer đến DCLI.
RouterB#show frame map
Serial0 (up): ip 172.16.20.1 dlci 16(0x10,0x400),
              dynamic, broadcast,, status defined, active
Serial1 (up): ip 172.16.40.2 dlci 17(0x11,0x410),
              dynamic, broadcast,, status defined, active
+ Lệnh debug frame lmi
Router#debug frame-relay lmi
Serial3/1(in): Status, myseq 214
RT IE 1, length 1, type 0
KA IE 3, length 2, yourseq 214, myseq 214
PVC IE 0x7 , length 0x6 , dlci 130, status 0x2 , bw 0
Serial3/1(out): StEnq, myseq 215, yourseen 214, DTE up
datagramstart = 0x1959DF4, datagramsize = 13
FR encap = 0xFCF10309
00 75 01 01 01 03 02 D7 D6
 
Serial3/1(in): Status, myseq 215
RT IE 1, length 1, type 1
KA IE 3, length 2, yourseq 215, myseq 215
Serial3/1(out): StEnq, myseq 216, yourseen 215, DTE up
datagramstart = 0x1959DF4, datagramsize = 13
FR encap = 0xFCF10309
00 75 01 01 01 03 02 D8 D7

Troubleshooting mạng Frame Relay

Bây giờ bạn có thể biết làm thế nào để đảm bảo cấu hình cơ bản Frame Relay đúng. Sau đây là một sơ đồ ví dụ:
Đến đây bạn mọi thứ đều ổn, thức sự chúng trong như thế, nhưng ban luôn nhớ rằng Frame Relay là một mạng non-broadcast multi-access (NBMA) network, nghĩa là nó không gởi bất kỳ broadcast qua PVC, vì vậy cú phảp mapping không có bất kỳ broadcast cũng như updaté RIP sẽ không được gởi qua PVC.

(Translater - Huynh Phi Long - 26/05/2009)