了解并取：frame-relay的工作原理

幀中繼(Frame Relay)是一種網絡與資料終端裝置(DTE)的接口标準，是計算機面向分組交換的廣域網連接配接。由于較高的成本效益與穩定性，大多數電信營運商都提供幀中繼服務，把它作為建立高性能分組交換廣域網連接配接的一種途徑，也是一種基于OSI資料鍊路層技術。

學習提示：對于幀中繼的初識者而言，單純通過上述的文字定義很難真正的了解幀中繼的工作原理與持性。是以筆者建議如下學習思路：

n了解幀中繼的分組交換特性

n了解幀中繼的DLCI号碼

n對比專線了解幀中繼較高的成本效益

n了解幀中繼的元件

n了解幀中繼的信令管理并分析LMI的資料幀

n了解幀中繼LMI的類型

n了解并驗證幀中繼的資料幀

n了解幀中繼的網絡形狀

n配置幀中繼網絡

了解幀中繼的分組交換特性：

多條邏輯鍊路（分組交換中的虛拟鍊路）被一條實體鍊路所承載，如下圖8.41所示，一種典型的基于分組交換的線路複用技術。R1到R2、R1到R3的通信通道，被放入到同一條實體鍊路上。當R1到R2和R1到R3的通信信道都放入同一條實體鍊路以後，R1怎樣區分哪一條是到R2的邏輯通道，哪一條是到R3的邏輯通道？怎麼確定R1不會把兩條邏輯通道搞混。DLCI号碼是區分邏輯鍊路的關鍵，一個DLCI号辨別一條邏輯通道，這樣R1就可以利用DLCI号碼為102的邏輯鍊路到達R2；利用DLCI号碼為103的邏輯鍊路到達R3。這樣R1就不會把兩條邏輯搞混了。

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注意：被實體鍊路承載的邏輯鍊路叫VC(virtual circuit虛拟電路)。虛拟電路又分為永久虛電路(PVC)和交換虛電路(SVC)。永久虛電路(PVC)：不管使用者什麼時候使用，甚至不使用，該通信通道都将永久為使用者所留，多為月租制收費。交換虛電路(SVC)：使用者需要的時候，該通道為使用者臨時建立，當使用者不需要時，可關閉該邏輯通道。多為計時制收費。

了解幀中繼的DLCI号碼：

資料鍊路連接配接辨別（Data Link Connection Identifier），是對幀中繼網絡中虛拟電路（virtual circuit）的一種辨別。幀中繼交換機将根據這個DLCI号碼來識别不同的虛拟電路，并确定虛拟電路的轉發路徑，通常DLCI号碼隻具備本地意義，具體如下圖 8.42所示，電信營運商的幀中繼交換機将維護一張轉發接口與DLCI對應的關系表，比如說路由器R1将資料發送到幀中繼交換機的接口1，而通常DLCI号碼将與IP位址存在一個映射關系，如果IP位址是192.168.1.2那麼與其對應的DLCI号碼就是201，而DLCI号碼201所對應幀中繼交換機的接口是接口2，是以資料幀将通過幀中繼交換機的接口2輸出到目标路由器R2。DLCI号碼隻具備本地意義是訓示DLCI号碼隻在使用者前端裝置比如圖中的R1與它同側的幀中繼交換機接口（接口１）之間生效。通常在幀中繼環境中，使用者獲得實體鍊路與完成到目标的通信是兩件事。使用者獲得實體鍊路，隻表示使用者前端裝置能與營運商的幀中繼交換機相連接配接，要完成與目标的通信必須要獲得電信營運商配置設定的DLCI号碼，因為這表示将獲得一條虛拟電路。

對比專線了解幀中繼較高的成本效益：

如果企業有四個處于不同地理位置的辦公點，由于業務平台需求，需要将四個辦公場所通過WAN鍊路，進行兩兩之間的通信。如果考慮使用點對點的專線連接配接如下圖8.43所示，要完成四個不同地理位置辦公點兩兩之間都能通信，所要付出的代價：每個路由器必須要3個串行接口，分别用于連接配接其它的三個路由器。共6條專線，6條實體鍊路，所引出的結論是專線連接配接的成本太高。

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如果使用幀中繼設計這個環境，仍然是不同地理位置的四個辦公點，兩兩互聯使用幀中繼設計如下圖 8.44所示，R1隻有一條到電信營運商幀中繼交換機的鍊路，而到R2、R3、R4的通信通道被R1的實體鍊路所承載，并通過DLCI号辨別所選擇邏輯鍊路，這樣就不會發錯。R2、R3、R4也是同理，因為Ｒ１到這幾個路由器的通信鍊路為分組交換機的虛拟鍊路，它被一台實體鍊路所承載。使用幀中繼連接配接所付出的代價：每台路由器隻需要一個實體序列槽，該實體序列槽承載三條邏輯鍊路分别是到R2、R3、R4。共6條PVC，4條實體鍊路。所引出的結論是幀中繼使用分組交換機的線路複用技術完成。成本便宜，成本效益高。

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了解幀中繼的元件：

幀中繼裝置的元件：幀中繼交換機（DCE裝置）與使用者資料終端裝置（DTE裝置）。DCE（DataCircuit-Terminal Equipment）資料電路終止裝置，該裝置是電信營運商為使用者資料終端裝置（使用者端負責幀中繼WAN接入的路由器）提供的時鐘與電路交換服務，實際上就是WAN鍊路上的分組交換機，該裝置通常被電信營運商所控制。DTE（DataTermainal Equipment）資料終端裝置，通常是企業内部裝置，比如路由器，它用于完成到幀中繼交換機的接入。簡而言之，DTE裝置是位于使用者前端的裝置，該裝置被企業使用與操作，并且企業擁有對該裝置的完全可控權。具體如下圖8.45所示。

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了解幀中繼的信令管理并分析LMI的資料幀：

幀中繼的（DTE）端與幀中繼交換機（DCE）之間必須使用某種信令協定來交換重要的管理資訊，比如交換keep live和傳遞監管資訊，增加删除PVC資訊，這些資訊隻在使用者端與幀中繼交換機之間傳遞，不會被承載到虛拟電路中，而傳遞這些信令消息的正是幀中繼的本地管理接口（LMI）。使用LMI維護幀中繼的信令分為狀态查詢（enquiry）和狀态響應（Stauts），以每10秒為一個間隔周期完成，周期性的查詢資料幀如下圖8.46所示。關于LMI 封包的結構如下圖8.47所示。

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n标志：包括幀中繼的起始标志與結束标志，用于标記資料幀的開始與結束。

nLMI DLCI：訓示幀中繼的LMI信令所使用的DLCI号碼，需要注意的是，LMI的DLCI号碼并非虛拟電路（VC）所使用的DLCI号碼，它與LMI信令的類型有關，如果LMI的信令型類采用cisco的LMI類型，那麼DLCI号就是1023；如果采用ANSI或ITU（q33a）類型的LMI，那麼DLCI号就是0。關于LMI的類型在後面有詳細說明。

n未編号資訊标志（UII）：未編号資訊标志用于将輪詢最後位設定為0。

n協定辨別符（NLPID）：協定辨別符字段說明該資料幀是一個幀中繼LMI的資料幀。

n呼叫參考（call Ref）:呼叫參考暫時不使用，其值一般為0。

n消息類型（messagetype）:該字段有兩種可能，一個是訓示狀态查詢（enquiry），另一個是狀态響應（Stauts）。

n消息元素（informationElement）:包括數量指定的獨立資訊元素，如IE辨別符和IE長度。

nFCS :資料幀校驗序列，用于資料的驗證，保證資料傳輸的完整性。

下圖8.48所示為實時通信的過程中使用協定分析器驗證的幀中繼的LMI信令資料幀。通過分析該資料幀，可看出為幀中繼的LMI資料幀，标明了各自8個位元組的資料幀的起始與結束标記，LMI的DLCI号碼為1023。DLCI号碼0和DLCI号碼1023 都是被預留給LMI信令，當LMI為Cisco時使用的是1023，當為Ansi時，使用的DLCI号碼是0，在該幀中訓示使用cisco公司的LMI類型；然後在該幀中可以看出未編号資訊訓示器字段是“0x00”通常情況下為該字段的預設值；協定辨識器字段訓示該幀為LMI協定；呼叫引用字段通常是“0x00”；消息類型字段訓示為LMI的狀态詢問消息；在消息元素中訓示DTE與DCE之間使用keep Alive的形式來完成LMI的狀态監控。

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了解幀中繼LMI信令的類型：

幀中繼交換機（DCE）端與面向企業前端裝置（DTE）端的LMI信令協定必須一緻。以確定幀中繼鍊路的正常，換而言之，幀中繼交換機使用的LMI類型，企業前端裝置也必須使用相同的LMI類型。一般情況下LMI為以下三種标準。可以通過在路由器的接口模式下執行frame-relaylmi-type指令，以人工的方式來指定LMI的類型。

nAnsi:由美國國家标準委員會（ANSI）定義。

nQ.933:ITU-TQ.933 AnnexA标準。

nCisco:由cisco公司、數字裝置公司、北電、StrataCom聯合定義的LMI。

了解并驗證幀中繼的資料幀：

幀中繼封包的結構如下圖8.49所示，驗證的資料幀如下圖8.50所示。請将封包結構對照驗證的資料幀接合下面對各字段的定義做了解：

n開始Flag：訓示幀的開始,也叫做幀中繼的第一位址，使用一個八位組表示。

nDLCI：辨別幀中繼網絡到達目标使用的DLCI号碼。

nC/R:(Command/Response)指令響應，該字段通常不用。

nEA:擴充位址用來訓示包含EA字段的是否是最後一個幀标記，如果該字段的值為１則表示這是最後一個結束幀标記，因為幀中繼有兩個幀标記，一個開始Flag，一個結束Flag。它會出現在兩個地方，開始Flag和結束Flag中，是以當EA标記出現在圖9中的開始标記部分其值為０；而在結束标記部分其值為1。

nFECN:前向顯式擁塞通知，該字段使用在幀中繼網絡發生擁塞的時候，幀中繼交換機（DCE裝置）會将該字段設定為１并發送給幀中繼的目标接入裝置（DTE），訓示網絡擁塞，收到FECN的裝置會實施适當的流量控制措施。

nBECN:後向顯式擁塞通知，該字段使用在幀中繼網絡發生擁塞的時候，幀中繼交換機（DCE裝置）會将該字段設定為１并發送給幀中繼的源接入裝置（DTE），訓示網絡擁塞，收到BECN的裝置會降低25%左右的發送速率。

nDE:可丢棄标記，如果該字段被設定為１的幀中繼資料封包在遇到網絡擁塞時會被丢棄。需要注意的是該标記一般由幀中繼的接入裝置（DTE）設定，并且被設定了DE标志的資料不是立即被丢棄，隻會在網絡擁塞時會被優先丢棄。

nData:訓示在幀中繼中被封裝的上層資料。

n結束Flag:訓示幀的結束,也叫做幀中繼的第二位址，使用一個八位組表示。

nFCS:用于檢測傳輸錯誤。

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了解幀中繼的網絡形狀：

了解幀中繼的網絡形狀是清晰的明白幀中繼架構的必要任務，幀中繼的網絡形狀關系到路由協定在不同網絡形狀下的設計與實作，如果不能清晰了解幀中繼不同網絡形狀的特點，那麼會直接影響路由協定在幀中繼網絡中的正常運作。

半網狀：半網狀的幀中繼一般是用于多個遠端分支機構接入總部的環境。半網狀的幀中繼分支機構之間不需要通信，幾乎所有的通信流量都由各分支機構與總部之間産生。如果分支機構之間有偶爾的通信流量，那麼這此偶爾的通信流量将通過總部（中心點）進行轉發。具體如下圖8.51所示。

特點：總部與分支之間存在VC，分支之間沒有VC。R2與R3之間預設不能通訊，如果有偶爾的通信就由總部（中心點）進行流量轉發，成本低，中心點承載流量壓力較大。

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全網狀：全網狀的幀中繼訓示所示幀中繼的接入點，兩兩之間都有一條獨立的VC。通常全網狀的幀中繼，被應用于企業總部與分支機構以及分支機構與分支機構之間都有頻繁的通信流量的環境，如下圖8.51所示。

特點：通信點之間都有一條獨立的VC；其成本較半網狀要高，流量壓力沒有半網狀大。

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本文轉自 kingsir827 51CTO部落格，原文連結：http://blog.51cto.com/7658423/1292238，如需轉載請自行聯系原作者