Frame Relay

4.0. Frame Relay

4.0.1. Inleiding

Een alternatief voor speciale, dure, gehuurde WAN-lijnen is Frame Relay. Frame Relay is een krachtig WAN-protocol dat werkt op de fysieke en datalinklagen van het OSI-referentiemodel. Hoewel nieuwere diensten zoals breedband en metro Ethernet de behoefte aan Frame Relay op veel locaties hebben verminderd, is Frame Relay op veel locaties over de hele wereld nog steeds een haalbare optie. Frame Relay biedt een kostenefficiënte oplossing voor communicatie tussen meerdere externe sites door gebruik te maken van een enkel toegangscircuit van elke site naar de provider.

Dit hoofdstuk introduceert de fundamentele concepten van Frame Relay. Het behandelt ook Frame Relay-configuratie, verificatie en probleemoplossingstaken.

4.1. Inleiding tot Frame Relay

4.1.1. Voordelen van Frame Relay

4.1.1.1. Introductie van Frame Relay

Huurlijnen bieden permanente toegewijde capaciteit en worden veelvuldig gebruikt voor het bouwen van WAN’s. Ze waren de traditionele verbinding bij uitstek, maar hebben een aantal nadelen. Een nadeel is dat klanten betalen voor huurlijnen met een vaste capaciteit. WAN-verkeer is echter vaak variabel en laat een deel van de capaciteit ongebruikt. Bovendien heeft elk eindpunt een aparte fysieke interface op de router nodig, wat de apparatuurkosten verhoogt. Elke wijziging aan de huurlijn vereist over het algemeen een bezoek ter plaatse door het personeel van de vervoerder.

Frame Relay is een krachtig WAN-protocol dat werkt op de fysieke en datalinklagen van het OSI-referentiemodel. In tegenstelling tot huurlijnen, vereist Frame Relay slechts één toegangscircuit tot de Frame Relay-provider om te communiceren met andere sites die op dezelfde provider zijn aangesloten. De capaciteit tussen twee locaties kan variëren.

Eric Scace, een ingenieur bij Sprint International, vond Frame Relay uit als een eenvoudigere versie van het X.25-protocol voor gebruik in Integrated Services Digital Network (ISDN)-interfaces. Tegenwoordig wordt het ook gebruikt via een groot aantal andere netwerkinterfaces. Toen Sprint Frame Relay voor het eerst in zijn openbare netwerk implementeerde, gebruikten ze StrataCom-switches. Cisco’s overname van StrataCom in 1996 markeerde hun toetreding tot de carrier-markt.

Netwerkproviders implementeren Frame Relay om spraak- en dataverkeer tussen LAN’s via een WAN te ondersteunen. Elke eindgebruiker krijgt een privélijn of huurlijn naar een Frame Relay-knooppunt. Het Frame Relay-netwerk zorgt voor de verzending via een voor alle eindgebruikers transparant pad dat regelmatig verandert. Zoals te zien is in de afbeelding, biedt Frame Relay een oplossing om de communicatie tussen meerdere sites mogelijk te maken met behulp van een enkel toegangscircuit naar de provider.

Historisch gezien werd Frame Relay veel gebruikt als WAN-protocol omdat het goedkoop was in vergelijking met speciale huurlijnen. Bovendien is het configureren van gebruikersapparatuur in een Frame Relay-netwerk heel eenvoudig. Frame Relay-verbindingen worden gemaakt door CPE-routers (Customer Premisse Equipment) of andere apparaten te configureren om te communiceren met een Frame Relay-switch van een serviceprovider. De serviceprovider configureert de Frame Relay-switch, waardoor de configuratietaken van de eindgebruiker tot een minimum worden beperkt.

4.1.1.2. Voordelen van Frame Relay WAN-technologie

Met de komst van breedbanddiensten zoals DSL en kabelmodem, Ethernet WAN (point-to-point Ethernet-service over glasvezelkabel), VPN en Multiprotocol Label Switching (MPLS), is Frame Relay een minder geschikte oplossing geworden voor toegang tot de WAN. Er zijn echter nog steeds locaties in de wereld die afhankelijk zijn van Frame Relay voor connectiviteit met het WAN.

Frame Relay biedt meer bandbreedte, betrouwbaarheid en veerkracht dan privé- of huurlijnen.

Het gebruik van een voorbeeld van een groot bedrijfsnetwerk illustreert de voordelen van het gebruik van een Frame Relay WAN. In het voorbeeld in de afbeelding heeft SPAN Engineering Company vijf campussen in Noord-Amerika. Zoals de meeste organisaties, zijn de bandbreedtevereisten van SPAN gevarieerd.

Het eerste dat u moet overwegen, is de bandbreedtevereiste van elke site. De verbinding tussen Chicago en New York vereist vanuit het hoofdkantoor een maximale snelheid van 256 kb/s. Drie andere sites hebben een maximale snelheid van 48 kb/s nodig om verbinding te maken met het hoofdkantoor, terwijl de verbinding tussen de vestigingen in New York en Dallas slechts 12 kb/s vereist.

Voordat Frame Relay beschikbaar kwam, huurde SPAN Engineering Company speciale lijnen.

Opmerking: de bandbreedtewaarden die in de huurlijn- en framerelay-voorbeelden in dit hoofdstuk worden gebruikt, komen niet noodzakelijk overeen met de huidige bandbreedtes die tegenwoordig door veel klanten worden gebruikt. De bandbreedtewaarden die in dit hoofdstuk worden gebruikt, zijn alleen voor vergelijkingsdoeleinden.

4.1.1.3. Specifieke toegewezen lijnvereisten

Met behulp van huurlijnen is elk van de locaties van SPAN verbonden via een switch bij het centrale kantoor (CO) van de lokale telefoonmaatschappij via het aansluitnet en vervolgens over het hele netwerk. De locaties in Chicago en New York gebruiken elk een speciale T1-lijn (gelijk aan 24 DS0-kanalen) om verbinding te maken met de switch, terwijl andere sites gebruikmaken van ISDN-verbindingen (56 kb/s), zoals weergegeven in de afbeelding. Omdat de locatie in Dallas verbinding heeft met zowel New York als Chicago, beschikt deze over twee lokale huurlijnen. De netwerkaanbieders hebben SPAN voorzien van één DS0 tussen de respectieve CO’s, met uitzondering van de grotere pijp die Chicago met New York verbindt, die vier DS0’s heeft. DS0’s zijn per regio verschillend geprijsd en worden meestal tegen een vaste prijs aangeboden. Deze lijnen zijn echt toegewijd in die zin dat de netwerkprovider die lijn reserveert voor eigen gebruik van SPAN. Er is geen delen en SPAN betaalt voor het end-to-end circuit, ongeacht hoeveel bandbreedte het gebruikt.

Een speciale lijn biedt weinig praktische mogelijkheden voor een één-op-veel-verbinding zonder meer lijnen van de netwerkaanbieder te krijgen. In het voorbeeld moet bijna alle communicatie via het hoofdkantoor verlopen, simpelweg om de kosten van extra lijnen te verlagen.

Bij nader onderzoek van de bandbreedtevereisten voor elke site, wordt duidelijk dat er een gebrek aan efficiëntie is:

• Van de 24 DS0-kanalen die beschikbaar zijn in de T1-verbinding, gebruikt de locatie in Chicago er slechts zeven. Sommige providers bieden fractionele T1-verbindingen in stappen van 64 kb/s, maar dit vereist een gespecialiseerd apparaat, een multiplexer genaamd, aan de kant van de klant om de signalen te kanaliseren. In dit geval heeft SPAN gekozen voor de volledige T1-service.
• Evenzo gebruikt de site in New York slechts vijf van de beschikbare 24 DS0’s.
• Omdat Dallas verbinding moet maken met Chicago en New York, zijn er twee lijnen via de CO naar elke locatie.

Het huurlijnontwerp beperkt ook de flexibiliteit. Tenzij er al circuits zijn geïnstalleerd, vereist het aansluiten van nieuwe locaties doorgaans nieuwe circuitinstallaties en kost het veel tijd om te implementeren. Stel u, vanuit het oogpunt van netwerkbetrouwbaarheid, de extra kosten in geld en complexiteit voor van het toevoegen van reserve- en redundante circuits.

4.1.1.4. Kosteneffectiviteit en flexibiliteit van framerelais

Het Frame Relay-netwerk van SPAN maakt gebruik van permanente virtuele circuits (PVC’s), zoals weergegeven in de afbeelding. Een PVC is het logische pad langs een oorspronkelijke Frame Relay-link, door het netwerk en langs een afsluitende Frame Relay-link naar zijn uiteindelijke bestemming. Vergelijk dit met het fysieke pad dat wordt gebruikt door een speciale verbinding. In een netwerk met Frame Relay-toegang definieert een PVC op unieke wijze het pad tussen twee eindpunten. Het concept van virtuele circuits (VC’s) wordt later in deze sectie in meer detail besproken.

De Frame Relay-oplossing van SPAN biedt zowel kosteneffectiviteit als flexibiliteit.

Kosteneffectiviteit van framerelais

Frame Relay is om twee redenen een meer kosteneffectieve optie. Ten eerste betalen klanten bij dedicated lijnen voor een end-to-end-verbinding, inclusief het aansluitnet en de netwerkverbinding. Met Frame Relay betalen klanten alleen voor het aansluitnet en voor de bandbreedte die ze afnemen bij de netwerkaanbieder. Afstand tussen knooppunten is niet belangrijk. In een dedicated-line-model gebruiken klanten speciale lijnen die worden geleverd in stappen van 64 kb/s, en Frame Relay-klanten kunnen hun virtuele circuitbehoeften veel gedetailleerder definiëren, vaak in stappen van slechts 4 kb/s.

De tweede reden voor de kosteneffectiviteit van Frame Relay is dat het bandbreedte deelt met een groter klantenbestand. Doorgaans kan een netwerkaanbieder 40 of meer 56 kb/s-klanten bedienen via één T1-circuit. Het gebruik van speciale lijnen vereist meer CSU/DSU’s (één voor elke lijn) en ingewikkelder routeren en schakelen. Netwerkaanbieders besparen doordat er minder apparatuur hoeft te worden aangeschaft en onderhouden.

Opmerking: de kosten kunnen aanzienlijk variëren, afhankelijk van de locatie.

De flexibiliteit van framerelais

Een virtueel circuit biedt aanzienlijke flexibiliteit in netwerkontwerp. Als je de figuur bekijkt, kun je zien dat de kantoren van SPAN allemaal verbinding maken met de Frame Relay-cloud via hun respectieve lokale lussen. Wat er in de cloud gebeurt, is op dit moment echt niet van belang. Het enige dat telt, is dat wanneer een SPAN-kantoor met een ander SPAN-kantoor wil communiceren, het alleen maar verbinding hoeft te maken met een virtueel circuit dat naar het andere kantoor leidt. In Frame Relay heeft het einde van elke verbinding een nummer om deze te identificeren, een zogenaamde Data Link Connection Identifier (DLCI). Elk station kan verbinding maken met een ander door simpelweg het adres van dat station en het DLCI-nummer van de lijn die het moet gebruiken op te geven. In een later gedeelte leert u dat wanneer Frame Relay is geconfigureerd, alle gegevens van alle geconfigureerde DLCI’s door dezelfde poort van de router stromen. Stelt u zich dezelfde flexibiliteit voor met speciale lijnen. Het is niet alleen ingewikkeld, maar vereist ook aanzienlijk meer apparatuur.

4.1.2. Frame Relay werking

4.1.2.1. Virtuele circuits

De verbinding via een Frame Relay-netwerk tussen twee DTE’s is een VC. De circuits zijn virtueel omdat er geen directe elektrische verbinding van begin tot eind is. De verbinding is logisch en gegevens gaan van begin tot eind, zonder een direct elektrisch circuit. Met VC’s deelt Frame Relay de bandbreedte met meerdere gebruikers en kan elke enkele site communiceren met elke andere enkele site zonder meerdere speciale fysieke lijnen te gebruiken.

Er zijn twee manieren om VC’s vast te stellen:

• Switched Virtual Circuits (SVC) – Dynamisch tot stand gebracht door signaleringsberichten naar het netwerk te sturen (CALL SETUP, DATA TRANSFER, IDLE, CALL TERMINATION).
• Permanente virtuele circuits (PVC’s) – vooraf geconfigureerd door de vervoerder, en nadat ze zijn ingesteld, werken ze alleen in de modi DATA TRANSFER en IDLE.

Merk op dat sommige publicaties verwijzen naar PVC’s als private VC’s.

Opmerking: PVC’s worden vaker geïmplementeerd dan SVC’s.

Bekijk volgende ​​animatie op een VC tussen de verzendende en ontvangende nodes te bekijken. De VC volgt het pad A, B, C en D. Frame Relay creëert een VC door de toewijzing van invoerpoorten naar uitvoerpoorten op te slaan in het geheugen van elke switch en verbindt zo de ene switch met de andere tot een continu pad van het ene uiteinde van het circuit naar het andere wordt geïdentificeerd. Een VC kan een willekeurig aantal tussenliggende apparaten (switches) binnen het Frame Relay-netwerk passeren.

VC’s bieden een bidirectioneel communicatiepad van het ene apparaat naar het andere. VC’s worden geïdentificeerd door DLCI’s, zoals weergegeven in afbeelding 2. DLCI-waarden worden doorgaans toegewezen door de Frame Relay-serviceprovider. Frame Relay DLCI’s hebben lokale betekenis, wat betekent dat de waarden zelf niet uniek zijn in het Frame Relay WAN. Een DLCI identificeert een VC naar de apparatuur op een eindpunt. Een DLCI heeft geen betekenis buiten de enkele link. Twee apparaten die via een VC zijn verbonden, kunnen een verschillende DLCI-waarde gebruiken om naar dezelfde verbinding te verwijzen.

Lokaal significante DLCI’s zijn de primaire adresseringsmethode geworden, omdat hetzelfde adres op verschillende locaties kan worden gebruikt en toch naar verschillende verbindingen kan worden verwezen. Lokale adressering voorkomt dat een klant zonder DLCI’s komt te zitten naarmate het netwerk groeit.

Bekijk volgende animatie. Dit is hetzelfde netwerk als in de vorige afbeelding, maar deze keer, terwijl het frame over het netwerk beweegt, labelt Frame Relay elke VC met een DLCI. De DLCI wordt opgeslagen in het adresveld van elk verzonden frame om het netwerk te vertellen hoe het frame moet worden gerouteerd. De Frame Relay-serviceprovider wijst DLCI-nummers toe. Gewoonlijk zijn DLCI’s 0 tot 15 en 1.008 tot 1.023 gereserveerd. Daarom wijzen serviceproviders doorgaans DLCI’s toe in het bereik van 16 tot 1.007.

In dit voorbeeld gebruikt het frame DLCI 102. Het verlaat de router (R1) via poort 0 en VC 102. Bij switch A verlaat het frame poort 1 via VC 432. Dit proces van VC-poorttoewijzing gaat door via het WAN totdat de frame bereikt zijn bestemming bij DLCI 201. De DLCI wordt opgeslagen in het adresveld van elk verzonden frame.

4.1.2.2. Meervoudige virtuele circuits

Frame Relay is statistisch gemultiplext, wat betekent dat het slechts één frame tegelijk verzendt, maar dat er veel logische verbindingen naast elkaar kunnen bestaan ​​op een enkele fysieke lijn. Het Frame Relay Access Device (FRAD), of de router die is aangesloten op het Frame Relay-netwerk, kan meerdere VC’s hebben die het verbinden met verschillende eindpunten. Er wordt onderscheid gemaakt tussen meerdere VC’s op een enkele fysieke lijn, omdat elke VC zijn eigen DLCI heeft. Houd er rekening mee dat de DLCI alleen lokale betekenis heeft en aan elk uiteinde van een VC kan verschillen.

De volgende afbeelding toont een voorbeeld van twee VC’s op een enkele toegangslijn, elk met zijn eigen DLCI, aangesloten op een router (R1).

Deze mogelijkheid vermindert vaak de complexiteit van de apparatuur en het netwerk die nodig zijn om meerdere apparaten aan te sluiten, waardoor het een zeer kosteneffectieve vervanging is voor een netwerk van toegangslijnen. Met deze configuratie heeft elk eindpunt slechts één toegangslijn en interface nodig. Meer besparingen ontstaan ​​doordat de capaciteit van de toegangslijn is gebaseerd op de gemiddelde bandbreedtebehoefte van de VC’s, in plaats van op de maximale bandbreedtebehoefte.

In het voorbeeld in volgende afbeelding heeft SPAN Engineering Co. vijf afgelegen locaties, met het hoofdkantoor in Chicago. Chicago is verbonden met het netwerk met behulp van vijf VC’s en elke VC krijgt een DLCI. Klik op de locatie in de tabel om de respectieve DLCI-toewijzingen van Chicago te zien. Merk op dat SPAN is gegroeid en onlangs een kantoor in San Jose heeft geopend. Het gebruik van Frame Relay maakte deze uitbreiding relatief eenvoudig.

Kostenvoordelen van meerdere VC’s

Met Frame Relay betalen klanten voor de bandbreedte die ze gebruiken. In feite betalen ze voor een Frame Relay-poort. Wanneer de klant het aantal poorten verhoogt, zoals hierboven beschreven, betalen ze voor meer bandbreedte, maar ze betalen niet voor meer apparatuur omdat de poorten virtueel zijn. Er verandert niets aan de fysieke infrastructuur. Vergelijk dit met het kopen van meer bandbreedte met speciale lijnen.

4.1.2.3. Frame Relay inkapseling

Frame Relay neemt datapakketten van een netwerklaagprotocol, zoals IPv4 of IPv6, kapselt ze in als het gegevensgedeelte van een Frame Relay-frame en geeft het frame vervolgens door aan de fysieke laag voor levering op de draad. Om te begrijpen hoe dit werkt, is het nuttig om te begrijpen hoe het zich verhoudt tot de lagere niveaus van het OSI-model.

Frame Relay kapselt gegevens in voor transport en verplaatst deze naar de fysieke laag voor levering, zoals weergegeven in de volgende afbeelding.

Ten eerste accepteert Frame Relay een pakket van een netwerklaagprotocol, zoals IPv4. Het omhult het vervolgens met een adresveld dat de DLCI en een controlesom bevat. Vlagvelden worden toegevoegd om het begin en einde van het frame aan te geven. De vlagvelden markeren het begin en einde van het frame en zijn altijd hetzelfde. De vlaggen worden weergegeven als het hexadecimale getal 7E of als het binaire getal 01111110. Nadat het pakket is ingekapseld, geeft Frame Relay het frame door aan de fysieke laag voor transport.

De CPE-router kapselt elk Layer 3-pakket in in een Frame Relay-header en -trailer voordat het over de VC wordt verzonden. De header en trailer worden gedefinieerd door de Link Access Procedure for Frame Relay (LAPF) Bearer Services-specificatie, ITU Q.922-A. Zoals weergegeven in volgende afbeelding, bevat de Frame Relay-header (adresveld) specifiek het volgende:

• DLCI – De 10-bit DLCI is een van de belangrijkste velden in de Frame Relay-header. Deze waarde vertegenwoordigt de virtuele verbinding tussen het DTE-apparaat en de switch. Elke virtuele verbinding die op het fysieke kanaal wordt gemultiplext, wordt vertegenwoordigd door een unieke DLCI. De DLCI-waarden hebben alleen lokale betekenis, wat betekent dat ze alleen uniek zijn voor het fysieke kanaal waarop ze zich bevinden. Daarom kunnen apparaten aan tegenovergestelde uiteinden van een verbinding verschillende DLCI-waarden gebruiken om naar dezelfde virtuele verbinding te verwijzen.
• C/R – De bit die volgt op de meest significante DLCI-byte in het adresveld. De C/R-bit is momenteel niet gedefinieerd.
• Uitgebreid adres (EA) – Als de waarde van het EA-veld 1 is, wordt bepaald dat de huidige byte het laatste DLCI-octet is. Hoewel de huidige Frame Relay-implementaties allemaal een DLCI van twee octets gebruiken, maakt deze mogelijkheid in de toekomst langere DLCI’s mogelijk. De achtste bit van elke byte van het adresveld geeft de EA aan.
• Congestiecontrole – Bestaat uit drie Frame Relay-congestiemeldingsbits. Deze drie bits worden specifiek de Forward Explicit Congestion Notification (FECN), Backward Explicit Congestion Notification (BECN) en Discard Eligible bits genoemd.

De fysieke laag is typisch EIA/TIA-232, 449 of 530, V.35 of X.21. Het Frame Relay-frame is een subset van het HDLC-frametype; daarom wordt het begrensd door vlagvelden. De 1-byte vlag gebruikt het bitpatroon 01111110. De FCS bepaalt of er fouten zijn opgetreden in het Layer 2-adresveld tijdens de verzending. De FCS wordt vóór verzending berekend door het verzendende knooppunt en het resultaat wordt in het FCS-veld ingevoegd. Aan het verre uiteinde wordt een tweede FCS-waarde berekend en vergeleken met de FCS in het frame. Als de resultaten hetzelfde zijn, wordt het frame verwerkt. Als er een verschil is, wordt het frame weggegooid. Frame Relay stelt de bron niet op de hoogte wanneer een frame wordt weggegooid. Foutcontrole wordt overgelaten aan de bovenste lagen van het OSI-model.

4.1.2.4. Frame Relay topologieën

Als er meer dan twee locaties moeten worden verbonden, moet de Frame Relay-topologie, of kaart, van de verbindingen tussen de locaties worden gepland. Een netwerkontwerper moet de topologie vanuit verschillende perspectieven bekijken om het netwerk en de apparatuur die wordt gebruikt om het netwerk te bouwen, te begrijpen. Complete topologieën voor ontwerp, implementatie, bediening en onderhoud omvatten overzichtskaarten, logische verbindingskaarten, functionele kaarten en adreskaarten die de gedetailleerde apparatuur en kanaalkoppelingen tonen.

Kosteneffectieve Frame Relay-netwerken verbinden tientallen en zelfs honderden sites. Aangezien een bedrijfsnetwerk een willekeurig aantal serviceproviders kan omvatten en netwerken van overgenomen bedrijven kan omvatten die verschillen in basisontwerp, kan het documenteren van topologieën een zeer gecompliceerd proces zijn. Elk netwerk of netwerksegment kan echter worden gezien als een van de drie topologietypen: ster, volledige mesh of gedeeltelijke mesh.

Stertopologie (hub en spoke)

De eenvoudigste WAN-topologie is een ster, zoals weergegeven in de volgende afbeelding. In deze topologie heeft SPAN Engineering Company een centrale locatie in Chicago die fungeert als een hub en als host voor de primaire services.

Verbindingen met elk van de vijf externe sites fungeren als spaken. In een stertopologie wordt de locatie van de hub meestal gekozen op basis van de laagste huurlijnkosten. Bij het implementeren van een stertopologie met Frame Relay, heeft elke externe site een toegangslink naar de Frame Relay-cloud met een enkele VC.

Bovenstaande afbeelding toont de stertopologie in de context van een Frame Relay-wolk. De hub in Chicago heeft een toegangslink met meerdere VC’s, één voor elke externe locatie. De lijnen die vanuit de cloud uitgaan, vertegenwoordigen de verbindingen van de Frame Relay-serviceprovider en eindigen bij de klant. Dit zijn doorgaans lijnen met een snelheid variërend van 56 kb/s tot een T1 (1.544 Mb/s) en sneller. Aan elk lijneindpunt worden een of meer DLCI-nummers toegewezen. Omdat Frame Relay-kosten niet afstandsgerelateerd zijn, hoeft de hub zich niet in het geografische centrum van het netwerk te bevinden.

Volledige mesh-topologie

Afbeelding 1 geeft een volledige mesh-topologie weer met behulp van speciale lijnen. Een volledige mesh-topologie past bij een situatie waarin de te benaderen services geografisch verspreid zijn en een zeer betrouwbare toegang ertoe vereist is. Een volledige mesh-topologie verbindt elke site met elke andere site. Het gebruik van huurlijninterconnecties, extra seriële interfaces en lijnen zorgen voor extra kosten. In dit voorbeeld zijn 10 speciale lijnen nodig om elke site met elkaar te verbinden in een volledige mesh-topologie.

Met Frame Relay Mesh kan een netwerkontwerper meerdere verbindingen tot stand brengen door simpelweg extra VC’s op elke bestaande link te configureren, zoals weergegeven in de volgende afbeelding. Deze software-upgrade laat de stertopologie groeien tot een volledige mesh-topologie zonder de kosten van extra hardware of speciale lijnen. Omdat VC’s statistische multiplexing gebruiken, maken meerdere VC’s op een toegangslink over het algemeen beter gebruik van Frame Relay dan enkele VC’s. Afbeelding 2 laat zien hoe SPAN vier VC’s op elke link heeft gebruikt om zijn netwerk te schalen zonder nieuwe hardware toe te voegen. Serviceproviders brengen kosten in rekening voor de extra bandbreedte, maar deze oplossing is meestal kosteneffectiever dan het gebruik van speciale lijnen.

Gedeeltelijke mesh-topologie

Voor grote netwerken is een full mesh-topologie zelden betaalbaar omdat het aantal benodigde links exponentieel toeneemt. Het probleem zit hem niet in de kosten van de hardware, maar omdat er een theoretische limiet is van minder dan 1.000 VC’s per link. In de praktijk is de limiet minder dan dat.

Om deze reden worden grotere netwerken over het algemeen geconfigureerd in een gedeeltelijke mesh-topologie. Bij gedeeltelijke mesh zijn er meer onderlinge verbindingen dan vereist voor een steropstelling, maar niet zoveel als bij een volledige mesh. Het werkelijke patroon is afhankelijk van de gegevensstroomvereisten.

4.1.2.6. Frame Relay Adrestoewijzing

Voordat een Cisco-router gegevens kan verzenden via Frame Relay, moet deze weten welke lokale DLCI is toegewezen aan het Layer 3-adres van de externe bestemming. Cisco-routers ondersteunen alle netwerklaagprotocollen via Frame Relay, zoals IPv4, IPv6, IPX en AppleTalk. Deze adres-naar-DLCI-toewijzing kan worden bereikt door statische of dynamische toewijzing. Afbeelding 1 toont een voorbeeldtopologie met DLCI-toewijzing.

Inverse ARP

Een primaire tool van Frame Relay is Inverse Address Resolution Protocol (ARP). Terwijl ARP Layer 3 IPv4-adressen vertaalt naar Layer 2 MAC-adressen, doet Inverse ARP het tegenovergestelde. De corresponderende Layer 3 IPv4-adressen moeten beschikbaar zijn voordat VC’s kunnen worden gebruikt.

Opmerking: Frame Relay voor IPv6 gebruikt Inverse Neighbor Discovery (IND) om een ​​Layer 3 IPv6-adres te verkrijgen van een Layer 2 DLCI. Een Frame Relay-router verzendt een IND-verzoekbericht om een ​​Layer 3 IPv6-adres aan te vragen dat overeenkomt met een Layer 2 DLCI-adres van de externe Frame Relay-router. Tegelijkertijd geeft het IND Solicitation-bericht het Layer 2 DLCI-adres van de afzender door aan de externe Frame Relay-router.

Dynamische toewijzing

Dynamische adrestoewijzing is afhankelijk van Inverse ARP om een ​​IPv4-adres van een next-hop netwerklaag om te zetten in een lokale DLCI-waarde. De Frame Relay-router verzendt Inverse ARP-verzoeken op zijn PVC om het protocoladres te ontdekken van het externe apparaat dat is aangesloten op het Frame Relay-netwerk. De router gebruikt de antwoorden om een ​​adres-naar-DLCI-toewijzingstabel in te vullen op de Frame Relay-router of toegangsserver. De router bouwt en onderhoudt deze toewijzingstabel, die alle opgeloste Inverse ARP-verzoeken bevat, inclusief zowel dynamische als statische toewijzingsvermeldingen.

Op Cisco-routers is Inverse ARP standaard ingeschakeld voor alle protocollen die op de fysieke interface zijn ingeschakeld. Inverse ARP-pakketten worden niet verzonden voor protocollen die niet zijn ingeschakeld op de interface.

Statische framerelaistoewijzing

De gebruiker kan ervoor kiezen om dynamische Inverse ARP-mapping te negeren door een handmatige statische map voor het next-hop-protocoladres aan een lokale DLCI te leveren. Een statische kaart werkt op dezelfde manier als dynamische Inverse ARP door een gespecificeerd next-hop protocoladres te associëren met een lokale Frame Relay DLCI. U kunt Inverse ARP en een kaartinstructie niet gebruiken voor dezelfde DLCI en hetzelfde protocol.

Een voorbeeld van het gebruik van statische adrestoewijzing is een situatie waarin de router aan de andere kant van het Frame Relay-netwerk geen dynamische Inverse ARP ondersteunt voor een specifiek netwerkprotocol. Om connectiviteit te bieden, is een statische toewijzing vereist om het adres van de externe netwerklaag aan te vullen met lokale DLCI-resolutie.

Een ander voorbeeld is op een hub-and-spoke Frame Relay-netwerk. Gebruik statische adrestoewijzing op de spoke-routers om spoke-to-spoke-bereikbaarheid te bieden. Omdat de spoke-routers geen directe verbinding met elkaar hebben, zou dynamische Inverse ARP niet tussen hen werken. Dynamic Inverse ARP vertrouwt op de aanwezigheid van een directe point-to-point-verbinding tussen twee uiteinden. In dit geval werkt dynamische Inverse ARP alleen tussen hub en spoke, en de spokes hebben statische mapping nodig om elkaar bereikbaar te maken.

Statische toewijzing configureren

Het tot stand brengen van statische mapping hangt af van uw netwerkbehoeften. Gebruik de opdracht frame-relay map protocol protocol-addressdlci [broadcast] [ietf] [cisco] om te mappen tussen een protocoladres van de volgende hop en een DLCI-bestemmingsadres.

Gebruik het trefwoord ietf wanneer u verbinding maakt met een niet-Cisco-router.

De configuratie van het Open Shortest Path First (OSPF)-protocol kan aanzienlijk worden vereenvoudigd door het optionele broadcast-sleutelwoord toe te voegen bij het uitvoeren van deze taak. Het broadcast-sleutelwoord geeft aan dat broadcast- en multicast-verkeer is toegestaan ​​via de VC. Deze configuratie maakt het gebruik van dynamische routeringsprotocollen via de VC mogelijk.

Het volgend codevoorbeeld geeft een voorbeeld van statische toewijzing op een Cisco-router. In dit voorbeeld wordt statische adrestoewijzing uitgevoerd op interface seriële 0/0/1. De framerelay-inkapseling die op DLCI 102 wordt gebruikt, is CISCO. Zoals te zien is in de configuratiestappen, stelt statische toewijzing van het adres met behulp van de frame-relay map-opdracht gebruikers in staat om het type Frame Relay-inkapseling te selecteren dat per VC wordt gebruikt.

R1(config)# interface serial 0/0/1
R1(config-if)# ip address 10.1.1.1 255.255.255.0
R1(config-if)# encapsulation frame-relay
R1(config-if)# no frame-relay inverse-arp
R1(config-if)# frame-relay map ip 10.1.1.2 102 broadcast     
cisco
R1(config-if)# no shutdown
R1(config-if)#  
*Mar 31 18:57:38.994: %LINK-3-UPDOWN: Interface Serial0/0/1, 
changed state to up
R1(config-if)#

Het volgend voorbeeld toont de uitvoer van de opdracht show frame-relay map. Merk op dat de interface actief is en dat het IPv4-bestemmingsadres 10.1.1.2 is. De DLCI identificeert de logische verbinding die wordt gebruikt om deze interface te bereiken. Deze waarde wordt weergegeven in decimale waarde (102), in hexadecimale waarde (0x66) en als de waarde zoals deze op de draad zou verschijnen (0x1860). Dit is een statisch item, geen dynamisch item. De link gebruikt Cisco-inkapseling in tegenstelling tot IETF-inkapseling.

R1# show frame-relay map
Serial0/0/1 (up): ip 10.1.1.2 dlci 102(0x66,0x1860), static,
              broadcast,
              CISCO, status defined, active
R1#

4.1.2.7. Local Management Interface (LMI)

Een ander belangrijk concept in Frame Relay is de Local Management Interface (LMI). Het Frame Relay-ontwerp biedt pakketgeschakelde gegevensoverdracht met minimale end-to-end vertragingen. Het oorspronkelijke ontwerp laat alles weg dat zou kunnen bijdragen aan vertraging.

Toen leveranciers Frame Relay implementeerden als een afzonderlijke technologie in plaats van als een onderdeel van ISDN, besloten ze dat er behoefte was aan DTE’s om dynamisch informatie over de status van het netwerk te verkrijgen. Het oorspronkelijke ontwerp bevatte deze functie echter niet. Een consortium van Cisco, Digital Equipment Corporation (DEC), Northern Telecom en StrataCom heeft het Frame Relay-protocol uitgebreid om extra mogelijkheden te bieden voor complexe internetwerkomgevingen. Deze extensies worden gezamenlijk de LMI genoemd.

Raadpleeg de Frame Relay-topologie in bovenstaande afbeelding. In principe is de LMI een keepalive-mechanisme dat statusinformatie geeft over Frame Relay-verbindingen tussen de router (DTE) en de Frame Relay-switch (DCE). Elke 10 seconden of zo, peilt het eindapparaat het netwerk, ofwel om een ​​domme reeksreactie of om informatie over de kanaalstatus. Als het netwerk niet reageert met de gevraagde informatie, kan het gebruikersapparaat de verbinding als verbroken beschouwen. Wanneer het netwerk reageert met een FULL STATUS-antwoord, bevat het statusinformatie over DLCI’s die aan die lijn zijn toegewezen. Het eindapparaat kan deze informatie gebruiken om te bepalen of de logische verbindingen data kunnen doorgeven.

Het volgende voorbeeld toont de uitvoer van de opdracht show frame-relay lmi. De uitvoer toont het LMI-type dat wordt gebruikt door de Frame Relay-interface en de tellers voor de LMI-statusuitwisselingsreeks, inclusief fouten zoals LMI-time-outs.

R1# show frame-relay lmi
 LMI Statistics for interface Serial0/0/1 (Frame Relay DTE) 
 LMI TYPE = CISCO  Invalid Unnumbered info 0Invalid Prot Disc 0
  Invalid dummy Call Ref 0Invalid Msg Type 0
  Invalid Status Message 0Invalid Lock Shift 0
  Invalid Information ID 0Invalid Report IE Len 0
  Invalid Report Request 0Invalid Keep IE Len 0
  Num Status Enq. Sent 368Num Status msgs Rcvd 369
  Num Update Status Rcvd 0Num Status Timeouts 0
  Last Full Status Req 00:00:29Last Full Status Rcvd 00:00:29
R1# 

Het is gemakkelijk om de LMI en inkapseling door elkaar te halen. De LMI is een definitie van de berichten die worden gebruikt tussen de DTE (R1) en de DCE (de Frame Relay-switch die eigendom is van de serviceprovider). Inkapseling definieert de headers die door een DTE worden gebruikt om informatie door te geven aan de DTE aan de andere kant van een VC. De switch en de aangesloten router vinden het belangrijk om dezelfde LMI te gebruiken. De schakelaar geeft niet om de inkapseling. De endpoint routers (DTE’s) geven wel om de inkapseling.

4.1.2.8. LMI uitbreidingen

Naast de Frame Relay-protocolfuncties voor het overdragen van gegevens, bevat de Frame Relay-specificatie optionele LMI-uitbreidingen. Enkele van de extensies zijn:

• VC-statusberichten – Geef informatie over de PVC-integriteit door te communiceren en te synchroniseren tussen apparaten, periodiek het bestaan ​​van nieuwe PVC’s te melden en reeds bestaande PVC’s te verwijderen. VC-statusberichten voorkomen dat gegevens naar zwarte gaten worden gestuurd (PVC’s die niet meer bestaan).
• Multicasting – Hiermee kan een afzender een enkel frame verzenden dat bij meerdere ontvangers wordt afgeleverd. Multicasting ondersteunt de efficiënte levering van routeringsprotocolberichten en adresresolutieprocedures die doorgaans naar veel bestemmingen tegelijk worden verzonden.
• Globale adressering – Biedt verbindings-ID’s met een globale in plaats van lokale betekenis, waardoor ze kunnen worden gebruikt om een ​​specifieke interface naar het Frame Relay-netwerk te identificeren. Door globale adressering lijkt het Frame Relay-netwerk qua adressering op een LAN en worden ARP’s gebruikt als op een LAN.
• Eenvoudige flow control – Biedt een XON/XOFF flow control-mechanisme dat van toepassing is op de gehele Frame Relay-interface. Het is bedoeld voor apparaten die geen gebruik kunnen maken van de congestiemeldingsbits (d.w.z. FECN en BECN) die door hogere lagen zouden worden benut, maar die toch een bepaald niveau van stroomregeling nodig hebben.

LMI wordt gebruikt om Frame Relay-koppelingen te beheren. Elk LMI-bericht wordt geclassificeerd door een DLCI die in het LMI-frame verschijnt. Het 10-bit DLCI-veld ondersteunt 1.024 VC-ID’s: 0 tot 1.023, zoals weergegeven in afbeelding 1. De LMI-extensies reserveren een aantal van deze VC-ID’s, waardoor het aantal toegestane VC’s wordt verminderd. LMI-berichten worden uitgewisseld tussen de DTE en DCE met behulp van deze gereserveerde DLCI’s.

VC Identifiers	VC Types
0	LMI link management (ANSI, ITU)
1-15	Gereserveerd voor toekomstig gebruik
16-991	Beschikbaar voor toewijzing van VC-eindpunten
992-1007	Optional Layer 2 management information
1008-1018	Gereserveerd voor toekomstig gebruik (ANSI, ITU)
1019-1022	LMI multicast
1023	LMI link management (Cisco)

Er zijn verschillende LMI-typen, die elk niet compatibel zijn met de andere. Het LMI-type dat op de router is geconfigureerd, moet overeenkomen met het type dat door de serviceprovider wordt gebruikt. Drie soorten LMI’s worden ondersteund door Cisco-routers:

• CISCO – Originele LMI-extensie
• ANSI – Komt overeen met de ANSI-norm T1.617 Bijlage D
• Q933A – Komt overeen met de ITU-standaard Q933 Annex A

Om de LMI-berichtinformatie en de bijbehorende DLCI-nummers weer te geven, gebruikt u de opdracht show interfaces [type number], zoals weergegeven in het onderstaand voorbeeld. Cisco gebruikt DLCI 1023 om LMI-berichten te identificeren die worden gebruikt voor Frame Relay-koppelingsbeheer.

R1# show interfaces serial 0/0/1
Serial0/0/1 is up, line protocol is up 
  Hardware is GT96K Serial
  MTU 1500 bytes, BW 1544 Kbit/sec, DLY 20000 usec, 
     reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255
  Encapsulation FRAME-RELAY, loopback not set
  Keepalive set (10 sec)
  CRC checking enabled
  LMI enq sent  443, LMI stat recvd 444, LMI upd recvd 0, 
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
  FR SVC disabled, LAPF state down
  Broadcast queue 0/64, broadcasts sent/dropped 1723/0, 
interface broadcasts 1582
  Last input 00:00:01, output 00:00:01, output hang never

Vanaf de Cisco IOS-software versie 11.2, detecteert de standaard LMI autosense-functie het LMI-type dat wordt ondersteund door de direct aangesloten Frame Relay-schakelaar. Op basis van de LMI-statusberichten die hij ontvangt van de Frame Relay-switch, configureert de router automatisch zijn interface met het ondersteunde LMI-type dat wordt erkend door de Frame Relay-switch. Als het nodig is om het LMI-type in te stellen, gebruik dan het frame-relay lmi-type [cisco | ansi | q933a] interfaceconfiguratieopdracht. Als u het LMI-type configureert, wordt de autosense-functie uitgeschakeld.

In gevallen waarin een Frame Relay-switch niet-standaard time-outinstellingen gebruikt, moet het keepalive-interval ook worden geconfigureerd op de Frame Relay-interface om te voorkomen dat statusuitwisselingsberichten een time-out krijgen. De LMI-statusuitwisselingsberichten bepalen de status van de PVC-verbinding. Een grote mismatch in het keepalive-interval op de router en de switch kan ertoe leiden dat de switch de router dood verklaart. Het is belangrijk om de Frame Relay-serviceprovider te raadplegen voor informatie over het wijzigen van de keepalive-instelling. Het keepalive-tijdsinterval is standaard 10 seconden op seriële interfaces van Cisco. U kunt het keepalive-interval wijzigen met de keepalive-interfaceconfiguratieopdracht.

Statusberichten helpen de integriteit van logische en fysieke koppelingen te verifiëren. Deze informatie is van cruciaal belang in een routeringsomgeving omdat routeringsprotocollen beslissingen nemen op basis van linkintegriteit.

Zoals weergegeven in bovenstaande afbeelding, zijn LMI-statusberichten vergelijkbaar met het Frame Relay-frame. In plaats van het adresveld van een Frame Relay-frame dat wordt gebruikt voor gegevensoverdracht, is een LMI DLCI-veld. Na het DLCI-veld volgen de velden Control, Protocol Discriminator en Call Reference. Deze zijn hetzelfde als bij standaard Frame Relay dataframes. Het vierde veld geeft het LMI-berichttype aan en bevat een van de drie LMI-berichttypen die door Cisco worden ondersteund.

4.1.2.9. LMI en Inverse ARP gebruiken om adressen toe te wijzen

LMI-statusberichten in combinatie met Inverse ARP-berichten stellen een router in staat netwerklaag- en datalinklaagadressen te koppelen.

Beklijk de volgende animatie om te zien hoe het LMI-proces begint.

In dit voorbeeld, wanneer R1 verbinding maakt met het Frame Relay-netwerk, stuurt het een LMI-statusverzoekbericht naar het netwerk. Het netwerk antwoordt met een LMI-statusbericht met details van elke VC die op de toegangslink is geconfigureerd.

Periodiek herhaalt de router het statusverzoek, maar de daaropvolgende antwoorden bevatten alleen statuswijzigingen. Na een bepaald aantal van deze verkorte antwoorden stuurt het netwerk een volledig statusbericht.

Als de router VC’s moet toewijzen aan netwerklaagadressen, verzendt deze een Inverse ARP-bericht op elke VC. Inverse ARP werkt op dezelfde manier als ARP op een lokaal Ethernet-netwerk, met de uitzondering dat Inverse ARP geen verzoeken uitzendt. Met ARP kent het verzendende apparaat het Layer 3 IP-adres en verzendt het een uitzending om het Layer 2 MAC-adres van de bestemming te leren. Met Inverse ARP kent de router het Layer 2-adres, dat de lokale DLCI is, en verzendt een verzoek om het Layer 3-IP-adres van de bestemming.

Inverse ARP-bewerking

Wanneer een interface die Inverse ARP ondersteunt actief wordt, start deze het Inverse ARP-protocol en formatteert een Inverse ARP-verzoek voor de actieve VC. Het Inverse ARP-verzoek omvat de bronhardware, het bronlaag 3-protocoladres en het bekende doelhardware-adres. Vervolgens wordt het adresveld van het doellaag 3-protocol gevuld met allemaal nullen. Het kapselt het pakket voor het specifieke netwerk in en stuurt het rechtstreeks naar het bestemmingsapparaat met behulp van de VC.

Na ontvangst van een Inverse ARP-verzoek, zal het bestemmingsapparaat het adres van het bronapparaat gebruiken om zijn eigen DLCI-naar-Layer 3-kaart te maken. Het stuurt dan een Inverse ARP-antwoord met de Layer 3-adresinformatie. Wanneer het bronapparaat de Inverse ARP-respons ontvangt, voltooit het de DLCI-naar-Layer 3-kaart met behulp van de verstrekte informatie.

Wanneer een interface op een Cisco-router is geconfigureerd om Frame Relay-inkapseling te gebruiken, is Inverse ARP standaard ingeschakeld.

Bekijk de volgende animatie om de werking van Inverse ARP te zien.

4.1.3. Geavanceerde Frame Relay concepten

4.1.3.1. Toegangssnelheid en Committed Information Rate

Serviceproviders bouwen Frame Relay-netwerken met zeer grote en zeer krachtige switches, maar apparaten zien alleen de switchinterface van de serviceprovider. Klanten worden meestal niet blootgesteld aan de interne werking van het netwerk, dat mogelijk is gebouwd op zeer snelle technologieën, zoals SONET of SDH.

Vanuit het oogpunt van de klant is Frame Relay een enkele interface die is geconfigureerd met een of meer PVC’s. Klanten kopen Frame Relay-services bij een serviceprovider. Voordat u overweegt hoe u voor Frame Relay-services kunt betalen, moet u enkele termen en concepten leren, zoals weergegeven in de afbeelding:

• Toegangssnelheid – Toegangssnelheid verwijst naar de poortsnelheid. Vanuit het oogpunt van de klant biedt de serviceprovider een seriële verbinding of toegangslink naar het Frame Relay-netwerk via een huurlijn. De toegangssnelheid is de snelheid waarmee uw toegangscircuits zich bij het Frame Relay-netwerk aansluiten. Deze kunnen 56 kb/s, T1 (1.544 Mb/s) of fractionele T1 (een veelvoud van 56 kb/s of 64 kb/s) zijn. Toegangssnelheden worden geklokt op de Frame Relay-schakelaar. Het is niet mogelijk om gegevens te verzenden met een hogere toegangssnelheid.
• Committed Information Rate (CIR) – Klanten onderhandelen over CIR’s met serviceproviders voor elke PVC. De CIR is de hoeveelheid data die het netwerk ontvangt van het toegangscircuit. De dienstverlener garandeert dat de klant gegevens kan versturen naar het CIR. Alle frames die op of onder de CIR worden ontvangen, worden geaccepteerd.

De CIR specificeert de maximale gemiddelde datasnelheid die het netwerk zich verbindt te leveren onder normale omstandigheden. Bij een abonnement op een Frame Relay-service wordt de lokale toegangssnelheid gespecificeerd, bijvoorbeeld 56 kb/s of T1. Doorgaans vraagt ​​de provider de klant om een ​​CIR op te geven voor elke DLCI.

Als de client informatie sneller verzendt dan de CIR op een bepaalde DLCI, markeert het netwerk sommige frames met een Discard Eligibility (DE) bit. Het netwerk doet zijn best om alle pakketten af ​​te leveren; het verwijdert echter eerst DE-pakketten als er congestie is.

Opmerking: Veel goedkope Frame Relay-services zijn gebaseerd op een CIR van nul (0). Een CIR van nul betekent dat elk frame een DE-frame is en dat het netwerk elk frame weggooit wanneer dat nodig is. De DE-bit bevindt zich in het adresveld van de frameheader Frame Relay.

4.1.3.2. Frame Relay voorbeeld

Afgezien van eventuele CPE-kosten, betaalt de klant als volgt voor drie Frame Relay-kostencomponenten:

• Access rate – De kosten van de toegangslijn van de DTE naar de DCE (klant naar serviceprovider). Deze lijn wordt in rekening gebracht op basis van de overeengekomen en geïnstalleerde poortsnelheid.
• PVC – Deze kostencomponent is gebaseerd op de PVC’s. Nadat een PVC is vastgesteld, zijn de extra kosten om de CIR te verhogen doorgaans klein en kunnen ze in kleine stappen (4 kb/s) worden gedaan.
• CIR – Klanten kiezen normaal gesproken voor een CIR die lager is dan het toegangstarief. Hierdoor kunnen ze profiteren van bursts.

In het voorbeeld in de afbeelding betaalt de klant voor het volgende:

• Een toegangslijn met een snelheid van 64 kb/s die hun DTE verbindt met de DCE van de serviceprovider via seriële poort S0/0/1.
• Twee virtuele poorten, één met 32 ​​kb/s en de andere met 16 kb/s.
• Een CIR van 48 kb/s over het gehele Frame Relay-netwerk. Dit is meestal een vast bedrag en niet gekoppeld aan de afstand.

Opmerking: de bandbreedtewaarden die in dit hoofdstuk worden gebruikt, zijn alleen voor vergelijkingsdoeleinden. Ze weerspiegelen niet noodzakelijkerwijs de werkelijke implementaties.

Overboeking

Dienstverleners verkopen soms meer capaciteit dan ze hebben in de veronderstelling dat niet iedereen altijd zijn rechthebbende capaciteit zal opeisen. Deze overboeking is analoog aan luchtvaartmaatschappijen die meer stoelen verkopen dan ze hebben in de verwachting dat een deel van de geboekte klanten niet zal komen opdagen. Vanwege overabonnementen zijn er gevallen waarin de som van CIR’s van meerdere PVC’s naar een bepaalde locatie hoger is dan de poort- of toegangskanaalsnelheid. Dit kan leiden tot opstoppingen en wegvallend verkeer.

4.1.3.3. Bursting

Een groot voordeel van Frame Relay is dat eventuele ongebruikte netwerkcapaciteit beschikbaar wordt gesteld of gedeeld met alle klanten, meestal zonder extra kosten. Hierdoor kunnen klanten als bonus over hun CIR barsten.

Gebruikmakend van het vorige voorbeeld, toont figuur 1 een toegangssnelheid op seriële poort S0/0/1 van router R1 van 64 kb/s. Dit is hoger dan de gecombineerde CIR’s van de twee PVC’s. Onder normale omstandigheden mogen de twee PVC’s niet meer dan respectievelijk 32 kb/s en 16 kb/s zenden. Zolang de hoeveelheid gegevens die de twee PVC’s verzenden de CIR niet overschrijdt, moet deze via het netwerk komen.

Omdat de fysieke circuits van het Frame Relay-netwerk worden gedeeld tussen abonnees, zijn er vaak momenten waarop er overtollige bandbreedte beschikbaar is. Frame Relay kan klanten in staat stellen om dynamisch toegang te krijgen tot deze extra bandbreedte en gratis over hun CIR te bursten.

Met bursting kunnen apparaten die tijdelijk extra bandbreedte nodig hebben, deze zonder extra kosten lenen van andere apparaten die er geen gebruik van maken. Als PVC 102 bijvoorbeeld een groot bestand overdraagt, kan het een van de 16 kb/s gebruiken die niet door PVC 103 wordt gebruikt. Een apparaat kan de toegangssnelheid bereiken en toch verwachten dat de gegevens erdoor komen. De duur van een burst-uitzending moet minder dan drie of vier seconden zijn.

Er worden verschillende termen gebruikt om burst-snelheden te beschrijven, waaronder de Committed Burst Size (Bc) en Excess Burst Size (Be).

De Bc is een onderhandelde snelheid boven de CIR die de klant kan gebruiken om korte bursts uit te zenden, en vertegenwoordigt het maximaal toegestane verkeer onder normale werkomstandigheden. Het zorgt ervoor dat verkeer naar hogere snelheden kan barsten, als de beschikbare netwerkbandbreedte dit toelaat. Het kan echter niet hoger zijn dan de toegangssnelheid van de link. Een apparaat kan naar de Bc barsten en toch verwachten dat de gegevens erdoor komen. Als lange bursts aanhouden, moet een hogere CIR worden gekocht.

DLCI 102 heeft bijvoorbeeld een CIR van 32 kb/s met een extra Bc van 16 kb/s voor een totaal van maximaal 48 kb/s. DLCI 103 heeft een CIR van 16 kb/s. DLCI 103 heeft echter geen Bc onderhandeld; daarom is de Bc ingesteld op 0 kb/s. Frames binnen de onderhandelde CIR komen niet in aanmerking voor verwijdering (DE = 0). Frames boven de CIR hebben de DE-bit ingesteld op 1, waardoor deze wordt gemarkeerd als in aanmerking komend om te worden weggegooid, mocht het netwerk overbelast zijn. Frames die in het Bc-niveau worden ingediend, worden gemarkeerd als Discard Eligible (DE) in de frameheader, maar zullen hoogstwaarschijnlijk worden doorgestuurd.

De Be beschrijft de bandbreedte die beschikbaar is boven de CIR tot aan de toegangssnelheid van de link. In tegenstelling tot het Bc wordt er niet over onderhandeld. Frames kunnen op dit niveau worden verzonden, maar worden hoogstwaarschijnlijk weggelaten.

De volgende tabel illustreert de relatie tussen de verschillende burst-termen.

PVC DCLI	CIR (Normal)	Bc (Example)	Be
DCLI 102	32 kb/s	48 kb/s	16 kb/s
DCLI 103	16 kb/s	0 kb/s	48 kb/s
	Alle frames worden doorgestuurd.	Frames worden dorogestuurd, maar DE gemarkeerd.	Frames zullen hoogstwaarschijnlijk vallen.

4.1.3.4. Frame Relay flow control

Frame Relay vermindert de netwerkoverhead door eenvoudige congestiemeldingsmechanismen te implementeren in plaats van expliciete stroomregeling per VC. Deze mechanismen voor congestiemelding zijn de Forward Explicit Congestion Notification (FECN) en de Backward Explicit Congestion Notification (BECN).

Om de mechanismen te helpen begrijpen, toont de volgende afbeelding de structuur van het Standard Frame Relay-frame ter beoordeling. FECN en BECN worden elk bestuurd door een enkele bit in de framekop. Ze laten de router weten dat er congestie is en dat de router de verzending moet stoppen totdat de toestand is omgekeerd. Wanneer de DCE de BECN-bit instelt op 1, meldt het apparaten in de richting van de bron (upstream) dat er congestie is op het netwerk. Wanneer de DCE de FECN-bit instelt op 1, meldt het apparaten in de richting van de bestemming (downstream) dat er congestie is op het netwerk.

De frameheader bevat ook de DE-bit, die minder belangrijk verkeer identificeert dat kan worden weggelaten tijdens perioden van congestie. DTE-apparaten kunnen de waarde van de DE-bit instellen op 1 om aan te geven dat het frame minder belangrijk is dan andere frames. Wanneer het netwerk overbelast raakt, verwijderen DCE-apparaten de frames met de DE-bit ingesteld op 1 voordat ze de frames weggooien die dat niet doen. Dit verkleint de kans dat kritieke gegevens verloren gaan tijdens perioden van congestie.

In perioden van congestie past de Frame Relay-switch van de serviceprovider de volgende logische regels toe op elk binnenkomend frame op basis van het feit of de CIR wordt overschreden:

• Als het binnenkomende frame de Bc niet overschrijdt, wordt het frame gepasseerd.
• Als een binnenkomend frame de Bc overschrijdt, wordt het gemarkeerd als DE.
• Als een binnenkomend frame de Bc en de Be overschrijdt, wordt het weggegooid.

Bekijk onderstaande animatie om te zien hoe de FECN en BECN worden gebruikt.

Frames die bij een switch aankomen, worden in de wachtrij geplaatst of gebufferd voordat ze worden doorgestuurd. Zoals bij elk wachtrijsysteem, is het mogelijk dat er een overmatige opbouw van frames is bij een switch. Dit veroorzaakt vertragingen, die leiden tot onnodige hertransmissies die optreden wanneer protocollen van een hoger niveau binnen een ingestelde tijd geen bevestiging ontvangen. In ernstige gevallen kan dit een ernstige daling van de netwerkdoorvoer veroorzaken. Om dit probleem te voorkomen, bevat Frame Relay een functie voor stroomregeling.

De animatie toont een wissel met een vulwachtrij. Om de stroom van frames naar de wachtrij te verminderen, stelt de switch DTE’s op de hoogte van het probleem met behulp van de Explicit Congestion Notification-bits in het frame-adresveld.

• Het FECN-bit, aangegeven met F, wordt ingesteld op elk frame dat de switch ontvangt op de overbelaste link.
• Het BECN-bit, aangegeven met B, wordt ingesteld op elk frame dat de switch op de overbelaste link plaatst.

Van DTE’s die frames ontvangen met de ECN-bits ingesteld, wordt verwacht dat ze proberen de stroom van frames te verminderen totdat de congestie is verdwenen. Als de congestie optreedt op een interne trunk, kunnen DTE’s een melding ontvangen, ook al zijn ze niet de oorzaak van de congestie.

4.2. Frame Relay configureren

4.2.1. Basis Frame Relay configureren

4.2.1.1. Basis Frame Relay configuratieopdrachten

Frame Relay wordt geconfigureerd op een Cisco-router vanaf de Cisco IOS-opdrachtregelinterface (CLI). De volgende tabel toont de vereiste en optionele stappen voor het configureren van Frame Relay.

Vereiste taken	Optionele taken
Schakel Frame Relay-inkapseling in op een interface.	Configureer de LMI.
Configureer dynamishe or statische adres mapping.	Configureer Frame Relay SVCs.
	Configureer Frame Relay-verkeersvorming.
	Pas Frame Relay aan voor uw netwerk.
	Monitor en onderhoud Frame Relay-verbindingen.

De volgende afbeelding toont de drie routertopologieën die in deze sectie zullen worden gebruikt, hoewel de eerste focus zal liggen op de Frame Relay-verbinding tussen R1 en R2, netwerk 10.1.1.0/24. Merk op dat alle routers zijn geconfigureerd met zowel IPv4- als IPv6-adressen.

Stap 1. Stel het IP-adres in op de interface

Op een Cisco-router wordt Frame Relay meestal ondersteund op synchrone seriële interfaces. Gebruik de opdracht ip address om het IPv4-adres van de interface in te stellen.

Op de link tussen R1 en R2 is aan R1 S0/0/1 10.1.1.1/24 en aan R2 S0/0/1 IPv4-adres 10.1.1.2/24 toegewezen.

Met behulp van het ipv6-adrescommando zijn routers R1 en R2 ook beide geconfigureerd met de volgende IPv6-adressen:

• R1 is geconfigureerd met het IPv6 globale unicast-adres, 2001:DB8:CAFE:1::1/64 en het statische link-local adres FE80::1.
• R2 is geconfigureerd met het IPv6 globale unicast-adres, 2001:DB8:CAFE:1::2/64 en het statische link-local adres FE80::2.

Opmerking: Cisco IOS gebruikt standaard EUI-64 om automatisch het IPv6-link-local-adres op een interface te genereren. Het configureren van statische link-local-adressen maakt het gemakkelijker om de link-local-adressen te onthouden en te identificeren. IPv6 link-local-adressen worden gebruikt door IPv6-routeringsprotocollen voor het routeren van berichten en next-hop-adressen in de IPv6-routeringstabel.

Stap 2. Inkapseling configureren

De encapsulation frame-relay [cisco | ietf] interfaceconfiguratieopdracht schakelt Frame Relay-inkapseling in en staat Frame Relay-verwerking op de ondersteunde interface toe. Er zijn twee inkapselingsopties om uit te kiezen, cisco en ietf.

• Het cisco-inkapselingstype is de standaard Frame Relay-inkapseling die is ingeschakeld op ondersteunde interfaces. Gebruik deze optie als u verbinding maakt met een andere Cisco-router. Veel niet-Cisco-apparaten ondersteunen dit type inkapseling ook. Het gebruikt een 4-byte header, met 2 bytes om de DLCI te identificeren en 2 bytes om het pakkettype te identificeren.
• Het ietf-inkapselingstype voldoet aan RFC 1490 en RFC 2427. Gebruik deze optie als u verbinding maakt met een niet-Cisco-router.

Stap 3. Stel de bandbreedte in

Gebruik de opdracht bandwidth om de bandbreedte van de seriële interface in te stellen. Specificeer bandbreedte in kb/s. Deze opdracht meldt het routeringsprotocol dat de bandbreedte statisch is geconfigureerd op de link. De EIGRP- en OSPF-routeringsprotocollen gebruiken de bandbreedtewaarde om de metriek van de link te berekenen en te bepalen.

Stap 4. Stel het LMI-type in (optioneel)

Het handmatig instellen van het LMI-type is optioneel, aangezien Cisco-routers het LMI-type standaard automatisch detecteren. Bedenk dat Cisco drie LMI-typen ondersteunt: cisco, ANSI Annex D en Q933-A Annex A. Het standaard LMI-type voor Cisco-routers is cisco.

Het volgende voorbeeld toont de R1- en R2-configuraties voor het inschakelen van Frame Relay.

R1(config)# interface Serial0/0/1
R1(config-if)# bandwidth 64
R1(config-if)# ip address 10.1.1.1 255.255.255.0
R1(config-if)# ipv6 address 2001:db8:cafe:1::1/64
R1(config-if)# ipv6 address fe80::1 link-local
R1(config-if)# encapsulation frame-relay

R2(config)# interface Serial0/0/1
R2(config-if)# bandwidth 64
R2(config-if)# ip address 10.1.1.2 255.255.255.0
R2(config-if)# ipv6 address 2001:db8:cafe:1::2/64
R2(config-if)# ipv6 address fe80::2 link-local
R2(config-if)# encapsulation frame-relay

De opdracht show interfaces serial verifieert de configuratie, inclusief de Layer 2-inkapseling van Frame Relay en het standaard LMI-type cisco, zoals weergegeven in het volgende voorbeeld. Merk op dat deze opdracht het IPv4-adres toont, maar geen van de IPv6-adressen bevat. Gebruik de show ipv6 interface of de opdracht show ipv6 interface brief om IPv6 te verifiëren.

Opmerking: de opdracht frame-relay zonder inkapseling verwijdert de frame-relay-inkapseling op de interface en zet de interface terug naar de standaard HDLC-inkapseling.

R1# show interfaces serial 0/0/1
Serial0/0/1 is up, line protocol is up 
  Hardware is GT96K Serial
 Internet address is 10.1.1.1/24                                  
  MTU 1500 bytes, BW 64 Kbit/sec, DLY 20000 usec, 
     reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255
  Encapsulation FRAME-RELAY, loopback not set
  Keepalive set (10 sec)
  CRC checking enabled
  LMI enq sent  481, LMI stat recvd 483, LMI upd recvd 0, 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
  FR SVC disabled, LAPF state down
  Broadcast queue 0/64, broadcasts sent/dropped 1/0, interface
  broadcasts 0
  Last input 00:00:05, output 00:00:05, output hang never
  Last clearing of "show interface" counters 01:21:27
  Input queue: 0/75/0/0 (size/max/drops/flushes); Total output 
  drops: 0
  Queueing strategy: weighted fair
  Output queue: 0/1000/64/0 (size/max total/threshold/drops) 
     Conversations  0/1/256 (active/max active/max total)
     Reserved Conversations 0/0 (allocated/max allocated)
     Available Bandwidth 48 kilobits/sec
  5 minute input rate 0 bits/sec, 0 packets/sec
  5 minute output rate 0 bits/sec, 0 packets/sec
     491 packets input, 8261 bytes, 0 no buffer
     Received 0 broadcasts (0 IP multicasts)
     0 runts, 0 giants, 0 throttles
     0 input errors, 0 CRC, 0 frame, 0 overrun, 0 ignored, 0 abort
     494 packets output, 6921 bytes, 0 underruns
     0 output errors, 0 collisions, 2 interface resets
     0 unknown protocol drops
     0 output buffer failures, 0 output buffers swapped out
     2 carrier transitions
     DCD=up  DSR=up  DTR=up  RTS=up  CTS=up
R1# 

4.2.1.2. Een statische Frame Relay-kaart configureren

Cisco-routers ondersteunen alle netwerklaagprotocollen via Frame Relay, zoals IPv4, IPv6, IPX en AppleTalk. De adres-naar-DLCI-toewijzing kan worden bereikt door dynamische of statische adrestoewijzing.

Dynamische mapping wordt uitgevoerd door de functie Inverse ARP. Omdat Inverse ARP standaard is ingeschakeld, is er geen extra opdracht vereist om dynamische toewijzing op een interface te configureren. De volgende afbeelding toont de topologie die voor dit onderwerp wordt gebruikt.

Statische mapping wordt handmatig geconfigureerd op een router. Het tot stand brengen van statische mapping hangt af van uw netwerkbehoeften. Gebruik de opdracht frame-relay map protocol protocol-address dlci [broadcast] om tussen een next hop-protocoladres en een DLCI-bestemmingsadres in kaart te brengen. Let op het broadcast-trefwoord aan het einde van het commando.

Parameters	Beschrijving
protocol	Definieert het ondersteund protocol, bridging, or logical link control: ip (IPv4), ipv6, AppleTalk, decnet, dlsw, ipx, llc2, rsrb, vines, en xns.
protocol-address	Definieert het netwerklaagadres van de bestemmingsrouterinterface.
dlci	Definieert de lokale DLCI die wordt gebruikt om verbinding te maken met het externe protocoladres.
broadcast	(Optioneel) Staat broadcasts en multicasts via het virtuele circuit toe. Dit maakt het gebruik van dynamische routeringsprotocollen via de VC mogelijk.

Frame Relay, ATM en X.25 zijn non-broadcast multiaccess (NBMA)-netwerken. NBMA-netwerken staan ​​alleen gegevensoverdracht toe van de ene computer naar de andere, via een VC of via een schakelapparaat. NBMA-netwerken ondersteunen geen multicast- of broadcastverkeer, dus een enkel pakket kan niet alle bestemmingen bereiken. Dit vereist dat u de pakketten handmatig naar alle bestemmingen repliceert. Het gebruik van het trefwoord broadcast is een vereenvoudigde manier om routeringsupdates door te sturen. Met het trefwoord broadcast kunnen IPv4-broadcasts en multicasts naar alle nodes worden verspreid. Het maakt ook IPv6-multicasts over de PVC mogelijk. Wanneer het trefwoord is ingeschakeld, converteert de router het broadcast- of multicast-verkeer naar unicast-verkeer, zodat andere nodes de routeringsupdates ontvangen.

Afbeelding 3 laat zien hoe u de trefwoorden gebruikt bij het configureren van statische adreskaarten. Merk op dat de eerste IPv6 Frame Relay-toewijzing aan een globaal unicast-adres het broadcast-trefwoord niet bevat. Het broadcast-trefwoord wordt echter gebruikt bij de toewijzing aan het link-local-adres. IPv6-routeringsprotocollen gebruiken link-local-adressen voor multicast-routeringsupdates; daarom vereist alleen de link-local adresmap het broadcast-sleutelwoord om multicast-pakketten door te sturen.

Het volgend voorbeeld toont alleen de configuraties om de VC’s tussen R1 en R2 in kaart te brengen.

Opmerking: voor sommige routeringsprotocollen zijn mogelijk aanvullende configuratieopties vereist. RIP, EIGRP en OSPF vereisen bijvoorbeeld dat aanvullende configuraties worden ondersteund op NBMA-netwerken.

R1(config)# interface Serial0/0/1
R1(config-if)# bandwidth 64
R1(config-if)# ip address 10.1.1.1 255.255.255.0
R1(config-if)# ipv6 address 2001:db8:cafe:1::1/64
R1(config-if)# ipv6 address fe80::1 link-local
R1(config-if)# encapsulation frame-relay
R1(config-if)# frame-relay map ip 10.1.1.2 102 broadcast
R1(config-if)# frame-relay map ipv6 2001:DB8:CAFE:1::2 102
R1(config-if)# frame-relay map ipv6 FE80::2 102 broadcast

R2(config)# interface Serial0/0/1
R2(config-if)# bandwidth 64
R2(config-if)# ip address 10.1.1.2 255.255.255.0
R2(config-if)# ipv6 address 2001:db8:cafe:1::2/64
R2(config-if)# ipv6 address fe80::2 link-local
R2(config-if)# encapsulation frame-relay
R2(config-if)# frame-relay map ip 10.1.1.1 201 broadcast
R2(config-if)# frame-relay map ipv6 2001:DB8:CAFE:1::1 201
R2(config-if)# frame-relay map ipv6 FE80::1 201 broadcast

4.2.1.3. Een statische Frame Relay-kaart verifiëren

Om de Frame Relay-toewijzing te verifiëren, gebruikt u de opdracht show frame-relay map, zoals weergegeven in het volgend voorbeeld. Merk op dat er drie Frame Relay-kaarten zijn. Er is één kaart voor IPv4 en twee voor IPv6, één voor elk van de IPv6-adressen.

R1# show frame-relay map
Serial0/0/1 (up): ipv6 2001:DB8:CAFE:1::2 dlci 102(0x66,0x1860),
                  static, CISCO, status defined, active
Serial0/0/1 (up): ipv6 FE80::2 dlci 102(0x66,0x1860), static,
                  broadcast, CISCO, status defined, active
Serial0/0/1 (up): ip 10.1.1.2 dlci 102(0x66,0x1860), static,
                  broadcast, CISCO, status defined, active
R1# 

R2# show frame-relay map
Serial0/0/1 (up): ipv6 2001:DB8:CAFE:1::1 dlci 201(0xC9,0x3090), 
                  static, CISCO, status defined, active
Serial0/0/1 (up): ipv6 FE80::1 dlci 201(0xC9,0x3090), static,
                  broadcast, CISCO, status defined, active
Serial0/0/1 (up): ip 10.1.1.1 dlci 201(0xC9,0x3090), static,
                  broadcast, CISCO, status defined, active
R2# 

4.2.2. Subinterfaces configureren

4.2.2.1. Bereikbaarheidsproblemen

Standaard bieden de meeste Frame Relay-netwerken NBMA-connectiviteit, met behulp van een hub-and-spoke-topologie, tussen externe locaties. Wanneer in een NBMA Frame Relay-topologie een enkele multipoint-interface moet worden gebruikt om meerdere sites met elkaar te verbinden, kunnen er problemen met de bereikbaarheid van routeringsupdates ontstaan. Met afstandsvectorrouteringsprotocollen kunnen bereikbaarheidsproblemen het gevolg zijn van gesplitste horizon en multicast- of broadcast-replicatie. Met routeringsprotocollen voor linkstatus kunnen problemen met de DR/BDR-verkiezing leiden tot bereikbaarheidsproblemen.

Split horizon

De split-horizonregel is een luspreventiemechanisme voor afstandsvectorrouteringsprotocollen zoals EIGRP en RIP. Het is niet van toepassing op routeringsprotocollen met linkstatus. De gesplitste horizonregel vermindert routeringslussen door te voorkomen dat een routeringsupdate die op een interface wordt ontvangen, uit dezelfde interface wordt doorgestuurd.

In de volgende afbeelding, bijvoorbeeld een hub-and-spoke Frame Relay-topologie, stuurt een externe router R2 (een spoke-router) een update naar de hoofdkwartierrouter R1 (de hub-router). R1 verbindt meerdere PVC’s via een enkele fysieke interface. R1 ontvangt de multicast op zijn fysieke interface; Split horizon kan die routeringsupdate echter niet doorsturen via dezelfde interface naar andere externe (spaak)routers.

Opmerking: Split horizon is geen probleem als er slechts één PVC (een enkele externe verbinding) is geconfigureerd op een fysieke interface. Dit type verbinding is point-to-point.

De volgende afbeelding toont een soortgelijk voorbeeld met gebruikmaking van de referentietopologie die in dit hoofdstuk wordt gebruikt. R2, een spoke-router, stuurt een routeringsupdate naar R1, een hub-router. R1 heeft meerdere PVC’s op een enkele fysieke interface. De split-horizonregel voorkomt dat R1 die routeringsupdate via dezelfde fysieke interface doorstuurt naar de andere remote spoke-router (R3).

Multicast en broadcast-replicatie

Zoals weergegeven in de volgende afbeelding, moet de router, als gevolg van een gesplitste horizon, wanneer een router multipoint-verbindingen via een enkele interface ondersteunt, broadcast- of multicast-pakketten repliceren. In het geval van routeringsupdates moeten de updates worden gerepliceerd en op elke PVC naar de externe routers worden verzonden. Deze gerepliceerde pakketten verbruiken bandbreedte en veroorzaken aanzienlijke latentievariaties in het gebruikersverkeer. De hoeveelheid broadcastverkeer en het aantal VC’s dat op elke router eindigt, moet worden geëvalueerd tijdens de ontwerpfase van een Frame Relay-netwerk. Overheadverkeer, zoals routeringsupdates, kan de levering van kritieke gebruikersgegevens beïnvloeden, vooral wanneer het leveringspad links met een lage bandbreedte (56 kb/s) bevat.

Neighbor Discovery: DR en BDR

Routeringsprotocollen met een verbindingsstatus, zoals OSPF, maken geen gebruik van de split-horizonregel voor luspreventie. Er kunnen echter bereikbaarheidsproblemen optreden met de DR/BDR. OSPF via NBMA-netwerken werkt standaard in niet-uitzendnetwerkmodus en buren worden niet automatisch ontdekt. Buren kunnen statisch worden geconfigureerd. Zorg er echter voor dat de hubrouter een DR wordt, zoals weergegeven in de volgende afbeelding. Bedenk dat een NBMA-netwerk zich gedraagt ​​als Ethernet, en dat op Ethernet een DR nodig is om routeringsinformatie uit te wisselen tussen alle routers in een segment. Daarom kan alleen de hub-router fungeren als een DR, omdat het de enige router is die PVC’s heeft met alle andere routers.

4.2.2.2. Bereikbaarheidsproblemen oplossen

Er zijn verschillende manieren om het probleem met de bereikbaarheid van de routering op te lossen:

• Split horizon uitschakelen – Een methode voor het oplossen van de bereikbaarheidsproblemen die door gesplitste horizon worden veroorzaakt, kan zijn om gesplitste horizon uit te schakelen. Het uitschakelen van gesplitste horizon vergroot echter de kans op routeringslussen in uw netwerk. Bovendien biedt alleen IP de mogelijkheid om gesplitste horizon uit te schakelen; IPX en AppleTalk niet.
• Full Meshed Topologie – Een andere methode is om een Full Mesh ​​topologie te gebruiken; deze topologie verhoogt echter de kosten.
• Subinterfaces – In een hub-and-spoke Frame Relay-topologie kan de hubrouter worden geconfigureerd met logisch toegewezen interfaces die subinterfaces worden genoemd.

Frame relais subinterfaces

Frame Relay kan een fysieke interface opdelen in meerdere virtuele interfaces, subinterfaces genaamd, zoals weergegeven in volgende afbeelding. Een subinterface is eenvoudigweg een logische interface die direct is gekoppeld aan een fysieke interface. Daarom kan een Frame Relay-subinterface worden geconfigureerd voor elk van de PVC’s die in een fysieke seriële interface komen.

Om het doorsturen van broadcast-routing-updates in een Frame Relay-netwerk mogelijk te maken, kunt u de router configureren met logisch toegewezen subinterfaces. Met behulp van een subinterfaceconfiguratie kan elke VC worden geconfigureerd als een point-to-point-verbinding. Een gedeeltelijk vermaasd netwerk kan worden onderverdeeld in een aantal kleinere, volledig vermaasde, punt-naar-punt-netwerken. Aan elk point-to-point subnetwerk kan een uniek netwerkadres worden toegewezen. Hierdoor kan elke subinterface op dezelfde manier werken als een huurlijn. Door gebruik te maken van een Frame Relay point-to-point subinterface, bevindt elk paar van de point-to-point routers zich op zijn eigen subnet. Hierdoor kunnen pakketten die op de ene subinterface worden ontvangen, via een andere subinterface worden verzonden, ook al worden de pakketten via dezelfde fysieke interface doorgestuurd.

Frame Relay-subinterfaces kunnen worden geconfigureerd in point-to-point- of multipoint-modus:

• Point-to-point – Een enkele point-to-point subinterface brengt één PVC-verbinding tot stand met een andere fysieke interface of subinterface op een externe router. In dit geval bevindt elk paar point-to-point-routers zich op zijn eigen subnet en heeft elke point-to-point-subinterface een enkele DLCI. In een point-to-point-omgeving gedraagt ​​elke subinterface zich als een point-to-point-interface. Voor elke point-to-point VC is er een apart subnet. Daarom is routeringsupdateverkeer niet onderworpen aan de regel voor gesplitste horizon.
• Multipoint – Een enkele multipoint-subinterface brengt meerdere PVC-verbindingen tot stand met meerdere fysieke interfaces of subinterfaces op externe routers. Alle deelnemende interfaces bevinden zich in hetzelfde subnet. De subinterface werkt als een NBMA Frame Relay-interface, dus routeringsupdateverkeer is onderworpen aan de regel voor gesplitste horizon. Alle multipoint-VC’s behoren tot hetzelfde subnet.

Bij het configureren van subinterfaces wordt de opdracht encapsulation frame-relay toegewezen aan de fysieke interface. Alle andere configuratie-items, zoals het netwerklaagadres en DLCI’s, worden toegewezen aan de subinterface.

De multipoint-subinterfaceconfiguraties kunnen worden gebruikt om adressen te behouden. Dit kan met name handig zijn als subnetmaskering met variabele lengte (VLSM) niet wordt gebruikt. Het is echter mogelijk dat configuraties met meerdere punten niet correct werken gezien het broadcastverkeer en de gesplitste horizon. De point-to-point subinterface-optie is gemaakt om deze problemen te voorkomen.

4.2.2.3. Point-to-Point subinterfaces configureren

Subinterfaces pakken de beperkingen van Frame Relay-netwerken aan door een manier te bieden om een ​​gedeeltelijk vermaasd Frame Relay-netwerk onder te verdelen in een aantal kleinere, volledig vermaasde of punt-naar-punt subnetwerken. Elk subnetwerk krijgt een eigen netwerknummer toegewezen en lijkt voor de protocollen alsof het bereikbaar is via een aparte interface.

Om een ​​subinterface te maken, gebruikt u in de globale configuratiemodusopdracht interface serial number.subinterface-number {multipoint | point-to-point}. Om het oplossen van problemen gemakkelijker te maken, gebruikt u de DLCI als het subinterfacenummer. U moet ook specificeren of de interface point-to-multipoint of point-to-point is met behulp van het multipoint- of point-to-point-sleutelwoord, omdat er geen standaard is. Deze trefwoorden zijn gedefinieerd in de volgende tabel.

Parameters	Beschrijving
subinterface-number	Het subinterfacenummer moet tussen 1 en 4294967293 liggen. Het interfacenummer dat voorafgaat aan de punt (.) moet overeenkomen met het fysieke interfacenummer waartoe deze subinterface behoort.
multipoint	Selecteer dit als alle routers in hetzelfde subnet bestaan.
point-to-point	Selecteer dit zodat elk paar point-to-point routers zijn eigen subnet heeft. Point-to-point-links gebruiken normaal gesproken een subnetmasker van 255.255.255.252.

Met de volgende opdracht wordt een punt-naar-punt-subinterface gemaakt voor PVC 103 tot R3:

R1(config-if)# interface serial0/0/0.103 point-to-point

Opmerking: voor de eenvoud worden in deze sectie alleen IPv4-adressen gebruikt om subinterfaces te illustreren. Dezelfde concepten en opdrachten zijn ook van toepassing bij het gebruik van IPv6-adressering.

Als de subinterface is geconfigureerd als point-to-point, moet de lokale DLCI voor de subinterface ook worden geconfigureerd om deze te onderscheiden van de fysieke interface. De DLCI is ook vereist voor multipoint-subinterfaces waarvoor Inverse ARP is ingeschakeld voor IPv4. Het is niet vereist voor subinterfaces met meerdere punten die zijn geconfigureerd met statische routekaarten.

De Frame Relay-serviceprovider wijst de DLCI-nummers toe. Deze nummers variëren van 16 tot 992 en hebben meestal alleen lokale betekenis. Het bereik varieert afhankelijk van de gebruikte LMI.

De opdracht frame-relay interface-dlci configureert de lokale DLCI op de subinterface, zoals weergegeven in Afbeelding 2:

R1(config-subif)# frame-relay interface-dlci 103

Opmerking: Helaas kan het wijzigen van een bestaande Frame Relay-subinterfaceconfiguratie niet het verwachte resultaat opleveren. Sluit in deze situaties de fysieke interface af, breng de juiste wijzigingen aan in de subinterfaces en schakel vervolgens de fysieke interface weer in. Als de gecorrigeerde configuratie onverwachte resultaten oplevert, kan het nodig zijn om de configuratie op te slaan en de router opnieuw te laden.

4.2.2.4. Voorbeeld Point-to-Point interfaces configureren

De volgende afbeelding toont de vorige topologie maar met behulp van punt-naar-punt subinterfaces. Elke PVC is een apart subnetwerk. De fysieke interfaces van de router zijn onderverdeeld in subinterfaces, waarbij elke subinterface op een apart subnetwerk zit.

In het volgend voorbeeld heeft R1 twee punt-naar-punt subinterfaces. De s0/0/1.102 subinterface wordt aangesloten op R2 en de s0/0/1.103 subinterface wordt aangesloten op R3. Elke subinterface bevindt zich op een ander subnet.

R1(config)# interface serial 0/0/1
R1(config-if)# encapsulation frame-relay
R1(config-if)# no shutdown
R1(config-if)# exit
R1(config)# interface serial 0/0/1.102 point-to-point
R1(config-subif)# ip address 10.1.1.1 255.255.255.252
R1(config-subif)# bandwidth 64
R1(config-subif)# frame-relay interface-dlci 102
R1(config-fr-dlci)# exit
R1(config-subif)# exit
R1(config)# interface serial 0/0/1.103 point-to-point
R1(config-subif)# ip address 10.1.1.5 255.255.255.252 
R1(config-subif)# bandwidth 64                        
R1(config-subif)# frame-relay interface-dlci 103
R1(config-fr-dlci)#

Om subinterfaces op een fysieke interface te configureren, zijn de volgende stappen vereist:

Stap 1. Verwijder elk netwerklaagadres dat aan de fysieke interface is toegewezen. Als de fysieke interface een adres heeft, worden frames niet ontvangen door de lokale subinterfaces.

Stap 2. Configureer Frame Relay-inkapseling op de fysieke interface met behulp van de opdracht encapsulation frame-relay.

Stap 3. Maak voor elk van de gedefinieerde PVC’s een logische subinterface. Geef het poortnummer op, gevolgd door een punt (.) en het subinterfacenummer. Om het oplossen van problemen gemakkelijker te maken, wordt aangeraden dat het subinterfacenummer overeenkomt met het DLCI-nummer.

Stap 4. Configureer een IP-adres voor de interface en stel de bandbreedte in.

Stap 5. Configureer de lokale DLCI op de subinterface met behulp van de opdracht frame-relay interface-dlci. Bedenk dat de Frame Relay-serviceprovider de DLCI-nummers toewijst.

4.3. Problemen met connectiviteit oplossen

4.3.1. Problemen met Frame Relay oplossen

4.3.1.1. De werking van Frame Relay verifiëren: Frame Relay Interface

Frame Relay is over het algemeen een zeer betrouwbare service. Er zijn echter momenten waarop het netwerk minder presteert dan verwacht en het oplossen van problemen noodzakelijk is. Gebruikers kunnen bijvoorbeeld trage en intermitterende verbindingen over het circuit melden, of circuits kunnen helemaal uitvallen. Ongeacht de reden, netwerkstoringen zijn erg duur in termen van productiviteitsverlies. Een aanbevolen best practice is om de configuratie te verifiëren voordat er problemen optreden.

In dit onderwerp doorloopt u een verificatieprocedure om ervoor te zorgen dat alles correct werkt voordat een configuratie op een live netwerk wordt gestart.

Framerelay-interfaces verifiëren

Controleer na het configureren van een Frame Relay PVC en bij het oplossen van een probleem of Frame Relay correct werkt op die interface met behulp van de opdracht show interfaces.

Bedenk dat met Frame Relay de router normaal gesproken als een DTE-apparaat wordt beschouwd. Voor testdoeleinden kan een Cisco-router echter worden geconfigureerd als een DCE-apparaat om een ​​Frame Relay-switch te simuleren. In dergelijke gevallen wordt de router een DCE-apparaat wanneer deze is geconfigureerd als Frame Relay-switch.

Zoals te zien is in het volgende voorbeeld, geeft de opdracht show interfaces weer hoe de inkapseling is ingesteld, samen met nuttige statusinformatie over Laag 1 en Laag 2, waaronder:

• LMI DLCI
• LMI-type
• Framerelais DTE/DCE-type

De eerste stap is altijd om te bevestigen dat de interfaces correct zijn geconfigureerd. In de afbeelding ziet u onder andere details over de inkapseling, de DLCI op de Frame Relay-geconfigureerde seriële interface en de DLCI die wordt gebruikt voor de LMI. Bevestig dat deze waarden de verwachte waarden zijn; zo niet, dan kunnen wijzigingen nodig zijn.

R1# show interfaces serial 0/0/1
Serial0/0/1 is up, line protocol is up 
  Hardware is GT96K Serial
  MTU 1500 bytes, BW 1544 Kbit/sec, DLY 20000 usec, 
     reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255
  Encapsulation FRAME-RELAY, loopback not set
  Keepalive set (10 sec)
  CRC checking enabled
  LMI enq sent  443, LMI stat recvd 444, LMI upd recvd 0, 
  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
  FR SVC disabled, LAPF state down
  Broadcast queue 0/64, broadcasts sent/dropped 1723/0, 
  interface broadcasts 1582
  Last input 00:00:01, output 00:00:01, output hang never

4.3.1.2. De werking van de framerelay verifiëren: LMI-bewerkingen

De volgende stap is om enkele LMI-statistieken te bekijken met behulp van de opdracht show frame-relay lmi. Het onderstaand voorbeeld toont een voorbeelduitvoer die het aantal statusberichten toont dat is uitgewisseld tussen de lokale router en de lokale Frame Relay-switch. Zorg ervoor dat de tellers tussen statusberichten die worden verzonden en ontvangen, toenemen. Dit bevestigt dat er actieve communicatie is tussen de DTE en de DCE.

Zoek ook naar ongeldige items die niet nul zijn. Dit helpt bij het isoleren van het probleem van Frame Relay-communicatie tussen de switch van de provider en de clientrouter.

R1# show frame-relay lmi

LMI Statistics for interface         (Frame Relay DTE) LMI TYPE = CISCO
Serial0/0/1

  Invalid Unnumbered info 0             Invalid Prot Disc 0
  Invalid dummy Call Ref 0              Invalid Msg Type 0
  Invalid Status Message 0              Invalid Lock Shift 0
  Invalid Information ID 0              Invalid Report IE Len 0
  Invalid Report Request 0              Invalid Keep IE Len 0
  Num Status Enq. Sent 578              Num Status msgs Rcvd 579
  Num Update Status Rcvd 0              Num Status Timeouts 0
  Last Full Status Req 00:00:28         Last Full Status Rcvd 00:00:28
R1#

4.3.1.3. Werking framerelais verifiëren: PVC-status

Het volgend voorbeeld toont de statistieken voor de interface.

Gebruik de opdracht show frame-relay pvc [interface interface] [dlci] om PVC- en verkeersstatistieken te bekijken. Deze opdracht is ook handig om het aantal BECN- en FECN-pakketten te bekijken dat door de router is ontvangen. De PVC-status kan actief, inactief of verwijderd zijn.

De opdracht show frame-relay pvc geeft de status weer van alle PVC’s die op de router zijn geconfigureerd. U kunt ook een bepaald PVC specificeren.

Nadat de statistieken zijn verzameld, gebruikt u de opdracht clear counters om de statistische tellers te resetten. Wacht 5 of 10 minuten na het wissen van de tellers voordat u de showcommando’s opnieuw geeft. Noteer eventuele extra fouten. Als u contact moet opnemen met de vervoerder, helpen deze statistieken bij het oplossen van de problemen.

R1# show frame-relay pvc 102

PVC Statistics for interface Serial0/0/1 (Frame Relay DTE)

DLCI = 102, DLCI USAGE = LOCAL, PVC STATUS = ACTIVE, INTERFACE = Serial0/0/1.102

  input pkts 1230          output pkts 1243         in bytes 103826
  out bytes 105929         dropped pkts 0           in pkts dropped 0
  out pkts dropped 0                out bytes dropped 0
  in FECN pkts 0           in BECN pkts 0           out FECN pkts 0 
  out BECN pkts 0          in DE pkts 0             out DE pkts 0 
  out bcast pkts 1228      out bcast bytes 104952 
  5 minute input rate 0 bits/sec, 0 packets/sec
  5 minute output rate 0 bits/sec, 0 packets/sec
  pvc create time 01:38:29, last time pvc status changed 01:26:19
R1# 

4.3.1.4. De werking van de framerelay verifiëren: Inverse ARP

Om dynamisch gemaakte Frame Relay-kaarten die zijn gemaakt met Inverse ARP te wissen, gebruikt u de opdracht clear frame-relay inarp, zoals weergegeven in afbeelding 1.

R1# clear frame-relay inarp
R1# show frame-relay map         
Serial0/0/1.102 (up): point-to-point dlci, dlci 102(0x66,0x1860),
broadcast status defined, active
Serial0/0/1.103 (up): point-to-point dlci, dlci 103(0x67,0x1870),
broadcast status defined, active
R1#

R2# clear frame-relay inarp
R2# show frame-relay map         
Serial0/0/1.201 (up): point-to-point dlci, dlci 201(0xC9,0x3090),
broadcast status defined, active
Serial0/0/1.203 (up): point-to-point dlci, dlci 203(0xCB,0x30B0),
broadcast status defined, active
R2#

Een laatste taak is om te bevestigen of het frame-relay inverse-arp-commando een extern IPv4-adres naar een lokale DLCI heeft omgezet. Gebruik het commando show frame-relay map om de huidige kaartitems en informatie over de verbindingen weer te geven. Het volgend voorbeeld toont de uitvoer van router R3 met een eerdere Frame Relay-configuratie op de fysieke interface, zonder het gebruik van subinterfaces. Inverse ARP is standaard ingeschakeld voor IPv4. Frame Relay voor IPv6 gebruikt Inverse Neighbor Discovery (IND) om een ​​Layer 3 IPv6-adres te verkrijgen van een Layer 2 DLCI.

R3# show frame-relay map
Serial0/0/0 (up): ip 10.1.1.9 dlci 302(0x12E,0x48E0), dynamic,
              broadcast, CISCO, status defined, active
R3# 

De uitvoer toont de volgende informatie:

• 10.1.1.9 is het IPv4-adres van de externe router, dynamisch geleerd via het Inverse ARP-proces.
• 302 is de decimale waarde van het lokale DLCI-nummer.
• 0x12E is de hex-conversie van het DLCI-nummer, 0x12E = 302 decimaal.
• 0x48E0 is de waarde zoals deze op de draad zou verschijnen vanwege de manier waarop de DLCI-bits zijn verspreid in het adresveld van het Frame Relay-frame.
• Broadcast/multicast is ingeschakeld op de PVC.
• Het LMI-type is cisco.
• PVC-status is actief.

Wanneer een Inverse ARP-verzoek wordt gedaan, werkt de router de kaarttabel bij met drie mogelijke LMI-verbindingsstatussen. Deze staten zijn:

• ACTIVE – Geeft een succesvol end-to-end (DTE naar DTE) circuit aan.
• INACTIVE – Geeft een succesvolle verbinding met de switch aan (DTE naar DCE) zonder dat er een DTE is gedetecteerd aan de andere kant van de PVC. Dit kan gebeuren door een onjuiste configuratie op de switch.
• DELETED – Geeft aan dat de DTE is geconfigureerd voor een DLCI die de switch niet herkent als geldig voor die interface.

4.3.1.5. Problemen met de werking van Frame Relay oplossen

Als de verificatieprocedure aangeeft dat uw Frame Relay-configuratie niet goed werkt, is de volgende stap het oplossen van problemen met de configuratie.

Gebruik de opdracht debug frame-relay lmi om te bepalen of de router en de Frame Relay-switch LMI-pakketten correct verzenden en ontvangen.

Bekijk het volgend voorbeeld om de output van een LMI-uitwisseling te bekijken.

• out is een LMI-statusbericht dat door de router wordt verzonden.
• in is een bericht dat is ontvangen van de Frame Relay-schakelaar.
• Een volledig LMI-statusbericht is een type 0.
• Een LMI-uitwisseling is een type 1.
• dlci 102, status 0x2 betekent dat de status van DLCI 102 actief is.

R1# debug frame-relay lmi
Frame Relay LMI debugging is on
Displaying all Frame Relay LMI data
R1# 
*Apr  1 14:57:43.559: Serial0/0/1(in): Status, myseq 22, pak size 29
*Apr  1 14:57:43.559: RT IE 1, length 1, type 0
*Apr  1 14:57:43.559: KA IE 3, length 2, yourseq 22, myseq 22
*Apr  1 14:57:43.559: PVC IE 0x7 , length 0x6 , dlci 102, status 0x2 , bw 0
*Apr  1 14:57:43.559: PVC IE 0x7 , length 0x6 , dlci 103, status 0x2 , bw 0
R1# 
*Apr  1 14:57:53.555: Serial0/0/1(out): StEnq, myseq 23, yourseen 22, DTE up
*Apr  1 14:57:53.555: datagramstart = 0xED802AF4, datagramsize = 13
*Apr  1 14:57:53.555: FR encap = 0xFCF10309
*Apr  1 14:57:53.555: 00 75 01 01 01 03 02 17 16 
*Apr  1 14:57:53.555: 
*Apr  1 14:57:53.559: Serial0/0/1(in): Status, myseq 23, pak size 13
*Apr  1 14:57:53.559: RT IE 1, length 1, type 1
*Apr  1 14:57:53.559: KA IE 3, length 2, yourseq 23, myseq 23
R1# undebug all
All possible debugging has been turned off

De mogelijke waarden van het statusveld zijn als volgt:

• 0x0 – De switch heeft deze DLCI geprogrammeerd, maar is om de een of andere reden niet bruikbaar. De reden kan zijn dat het andere uiteinde van de PVC naar beneden is.
• 0x2 – De Frame Relay-schakelaar heeft de DLCI en alles is operationeel.
• 0x4 – De Frame Relay-switch heeft deze DLCI niet geprogrammeerd voor de router, maar is op een bepaald moment in het verleden geprogrammeerd. Dit kan ook worden veroorzaakt doordat de DLCI’s op de router worden teruggedraaid, of doordat de PVC door de serviceprovider in de Frame Relay-cloud wordt verwijderd.

4.4. Samenvatting

Frame Relay is een betrouwbaar, pakketgeschakelde, verbindingsgeoriënteerde technologie die veel wordt gebruikt om externe sites met elkaar te verbinden. Dit is kosteneffectiever dan huurlijnen, omdat de bandbreedte in het netwerk van de serviceprovider wordt gedeeld en een eindpunt slechts één fysiek circuit nodig heeft voor de circuitprovider om meerdere VC’s te ondersteunen. Elke VC wordt geïdentificeerd door een DLCI.

Layer 3-gegevens zijn ingekapseld in een Frame Relay-frame dat zowel een Frame Relay-header als een trailer heeft. Het wordt vervolgens doorgegeven aan de fysieke laag, die typisch EIA/TIA-232, 449 of 530, V.35 of X.21 is.

Typische Frame Relay-topologieën omvatten de stertopologie (hub-and-spoke), een volledige mesh en een gedeeltelijke mesh-topologie.

Mapping tussen Layer 2 DLCI-adressen en Layer 3-adressen kan dynamisch worden bereikt door Inverse ARP te gebruiken of door statische kaarten handmatig te configureren.

LMI is een protocol voor berichten die tussen de DCE- en DTE-apparaten worden verzonden om de statusinformatie van de Frame Relay tussen deze apparaten te behouden. Het LMI-type dat op de router is geconfigureerd, moet overeenkomen met dat van de serviceprovider.

De kosten van het Frame Relay-circuit omvatten de toegangssnelheid, het aantal PVC’s en de CIR. Enige uitbarsting boven de CIR is normaal gesproken toegestaan ​​zonder extra kosten. Er kan worden onderhandeld over een Bc-snelheid om een ​​betrouwbaar burst-vermogen te bieden voor kortetermijnomstandigheden.

Frame Relay gebruikt BECN- en FECN-bits in de Frame Relay-header voor congestiecontrole.

Het gebruik van subinterfaces in Frame Relay-configuraties helpt problemen met de gesplitste horizon van het routeringsprotocol te verminderen.