Technologia FRAME-RELAY

Charakterystyka FRAME-RELAY Technologia sieci WAN; Sieci publiczne i prywatne; Szybka technologia przełączania pakietów; Sięga 2 warstwy modelu OSI; Zapewnia szybkość komunikacji od 56kb/s do 45Mb/s (T3) w oparciu o obwody wirtualne transmisja zorientowana połączeniowo; Na większe odległości bardziej opłacalna niż linie dzierżawione typu E1-3, T1-3

Frame-relay jest stosowanym w przemyśle standardowym protokołem komunikacji działającym w warstwie łącza danych. Obsługuje on wiele wirtualnych obwodów stosując enkapsuację HDLC pomiędzy połączonymi urządzeniami. HDLC (High-Level Data Link Control) jest protokołem warstwy łącza danych modelu OSI. Standard HDLC opisuje norma ISO, lecz szeroko stosuje się także implementację CISCO. HDLC jest stosowany w technologii WAN, obsługuje zarówno połączenia dwupunktowe, jak i wielopunktowe. Jest protokołem o orientacji bitowej. Jest przezroczysty informacyjnie.

Frame Relay Frame Relay (przekazywanie ramek) jest technika zorientowaną pakietowo i funkcjonującą w zakresie warstwy sterowania łączem Technika ta wywodzi się ze standardu ISDN i protokołu X.25 Technika Frame Relay została zdefiniowana w różnych zaleceniach ITU-T oraz ANSI, wydawanych od 1988 roku Technika Frame Relay jest dostosowana do różnych przepustowości łączy transmisyjnych, (64 kbit/s, 256 kbit/s, 768 kbit/s, 1544 kbit/s, 2048 kbit/s oraz 45 Mbit/s) Dostęp użytkownika do sieci może być zrealizowany za pośrednictwem sieci ISDN (kanały B, D lub H), łączy typu T1/E1 lub podkanałów łącza T1 (Fractional T1)

Geneza Frame Relay Technika Frame Relay została opracowana z myślą o pełnym wykorzystaniu własności nowoczesnych łączy transmisyjnych o bardzo małym prawdopodobieństwie występowania błędów Przełączniki sieci z przekazywaniem ramek nie dokonują kontroli przepływu i korekcji błędów, a jedynie przesyłają ramki wzdłuż wcześniej ustanowionych połączeń wirtualnych Funkcje sterowania przepływem oraz funkcje korekcji błędów są realizowane poza siecią w systemach użytkowników końcowych Potwierdzenia poprawnego odbioru ramek wymieniane są wyłącznie między tymi systemami Pozwala to na uzyskanie bardzo małych opóźnień przy przesyłaniu pakietów, nawet do 2 ms

Działanie sieci Frame Relay 3 4 5 1 2 6 Zestawianie połączenia Rozłączenie Transmisja Potwierdzenie Połączenia zestawione 7

Zasada pracy sieci Frame Relay Jeśli dwóch użytkowników chce się ze sobą komunikować, to musi zostać między nimi ustanowione połączenie wirtualne typu SVC Dokonuje tego jeden z użytkowników wysyłając w ramce odpowiednią wiadomość określającą żądane parametry połączenia wirtualnego Ramka z tą wiadomością przechodząc przez sieć zestawia połączenie wirtualne między dwoma użytkownikami Ponieważ parametry tego połączenia mogą być negocjowane, wymagane jest potwierdzenie ustanowienia połączenia Połączenie identyfikowane jest za pomocą numeru połączenia wirtualnego Po przesłaniu danych następuje rozłączenie połączenia wirtualnego

DLCI (Data-Link Connection Identifier) DLCI to wartość numeryczna złożona z 10 bitów (1024 możliwych wartości). Wartości te są przenoszone przez każdy nagłówek Frame Relay. DLCI określa obwód VC, do którego należy ramka i pomaga w zdefiniowaniu scieżki fizycznej. DLCI to nic innego jak lokalnie istotna wartość liczbowa (mogąca sie zmieniać na różnych wezłach w sieci), reprezentującą cały VC z punktu widzenia bieżącego urządzenia. Każde urządzenie przełączające stosuje DLCI, co pomaga podjąć decyzje o zastosowaniu odpowiedniego fizycznego portu ruchu wychodzącego w zależności od tego, z którego fizycznego portu przychodzącego dotarła do centrali ramka. Tablice przełączania Frame Relay maja miejsce na cztery wpisy: dwa dla przychodzącego portu i adresu DLCI i dwa dla adresu i portu wychodzącego.

Kontrola poprawności Frame Relay Kontrola poprawności odbioru ramek prowadzona jest w systemach użytkowników końcowych połączenia wirtualnego Przełączniki dokonują jedynie sprawdzenia poprawności odbioru ramek, a gdy stwierdzą, że nadesłana ramka jest błędna, to ją kasują Kasowanie ramek przez przełączniki nie powoduje powiadomienia o tym fakcie systemów użytkowników końcowych Systemy końcowe mają odpowiednie mechanizmy rozpoznające ubytki w strumieniu ramek

Przeciążenie w sieci Liczba pakietów dostarczanych do węzłów docelowych Przepustowość sieci Zależność optymalna Zastosowanie metod przeciwdziałania przeciążeniu Przeciążenie (bez zastosowania metod przeciwdziałania przeciążeniu) Liczba pakietów wprowadzanych do sieci

Przeciążenie w sieci Frame Relay Technika Sposób działania Sposób uzyskania informacji o przeciążeniu Sterowanie odrzucaniem ramek Algorytm odrzucania ramek Przełącznik, na podstawie algorytmu, określa stan, w którym może rozpocząć kasowanie ramek Zawiadomienie o wystąpieniu przeciążenia Zapobieganie wystąpieniu przeciążenia System użytkownika po stronie odbiorczej otrzymuje informację o wystąpieniu przeciążenia Zwrotne zawiadomienie o wystąpieniu przeciążenia System użytkownika po stronie nadawczej otrzymuje informację o wystąpieniu przeciążenia Bezwzględne zawiadomienie o wystąpieniu przeciążenia Powrót do stanu normalnej pracy po wystąpieniu przeciążenia System użytkownika końcowego wnioskuje o wystąpieniu przeciążenia na podstawie liczby traconych w sieci ramek

Topologia sieci FRAME RELAY

Typy urządzeń i styków DCE (Data Communications Equipment) – urządzenie stanowiące węzeł siec FR – przełącznik ramek; DTE (Data Terminal Equipment) – urządzenie końcowe transmisji, np. FRAD (FR Access Devices) – urządzenie dostępowe do sieci, routery z interfejsem FR; Styk pomiędzy abonentem, a siecią - UNI (User-Network Interface) – DTE – DCE; Styk wewnątrzsieciowy - NNI (Network Node Interface) – pomiędzy DCE.

Typy obwodów wirtualnych PVC (Permanent Virtual Circuit) – czyli połączenia zestawiane na stałe podczas konfiguracji sieci – zapewnia to stabilne parametry transmitowanych danych; SVC (Switched Virtual Circuit) – komutowane połączenie, zestawiane na życzenie abonenta na krótki okres czasu – możliwość obejścia awarii w sieci.

Zastosowania sieci Technologia Frame Relay jest implementowana zarówno w publicznych sieciach operatorów telekomunikacyjnych, jak i prywatnych sieciach przedsiębiorstw; Łączenie oddalonych sieci LAN; Dostęp do sieci ATM; Realizacja wirtualnych linii dzierżawionych, tańszych w porównaniu do linii opartych na łączach PDH T1-3/E1-3; Transmisja danych i głosu; Wideokonferencje i telekonferencje.

Zarządzanie ruchem

Parametry ruchu w sieci CIR (Committed Information Rate) – określa gwarantowany przez sieć transfer danych w bit/sek. – określony w kontrakcie; EIR (Excess Information Rate ) – określa maksymalną przepływność, której przekroczenie wiąże się z utratą danych; Bc (Committed Burst Size) – określa maksymalną ilość danych, którą dostawca gwarantuje przesłać w czasie T (Bc=T x CIR) podaną w bitach; Be (Excess Burst Size) – maksymalna ilość danych powyżej Bc jaka zostanie przesłana przez sieć, ale z obniżonym priorytetem podaną również w bitach; Każda ilość danych powyżej Bc + Be dostarczona do sieci w czasie T, zostanie odrzucona! Powyższe parametry określamy dla każdego obwodu wirtualnego VC.

Raportowanie zatorów – pola FECN oraz BECN Zamiast sterowania przepływem sieć FR stosuję technikę powiadamiania o zatorach (Congestion Notification); FECN (Forward Explicit Congestion Notification) – powiadomienie węzła odbierającego; BECN (Backward Explicit Congestion Notification) – powiadomienie węzła wysyłającego.

Sieci ATM

ATM Technika asynchronicznego przekazu danych ATM (ang. Asynchronous Transfer Mode) została zaakceptowana w 1988 roku przez ITU-T jako docelowa i standardowa technika komutacyjna dla sieci szerokopasmowej B-ISDN (ang. Broadband-Integrated Services Digital Network) Prace nad standardem ATM prowadzi również organizacja ATM Forum W sieci ATM dane są przesyłane podzielone na małe porcje o stałej i niezbyt dużej długości zwane komórkami Komórka składa się z 53 bajtów, 5 bajtów zajmuje nagłówek komórki, a 48 bajtów jest przeznaczone na przesyłane dane

Wady i zalety komórek ATM Opóźnienia wynikające z pracy sieci, w tym procesów przełączania połączeń w przełącznikach ATM, dają się lepiej przewidzieć dla komórek o stałej długości Przetwarzanie komórek o stałej długości jest łatwiejsze oraz bardziej niezawodne i efektywne niż przetwarzanie pakietów o zmiennej długości (np. z powodu stałych rozmiarów buforów) Stała długość komórek umożliwia przetwarzanie równoległe, co zwiększa prędkość przetwarzania Długość komórki oraz pola danych nie jest potęgą dwójki

Architektura B-ISDN ATM

Typy połączeń ATM W fizycznym połączenie (np. światłowodzie) przenoszone są dwa rodzaje jednokierunkowych połączeń ATM: Ścieżka wirtualna VPC (ang. Virtual Path Connection) maksymalnie 4096 Kanał wirtualny VCC (ang. Virtual Channel Connection) maksymalnie 65536 VPI1 Połączenie fizyczne VCI1 VCI2 VPI2 VCI1 VCI2

Identyfikatory połączeń Ścieżki i kanały wirtualne są rozróżniane za pomocą identyfikatorów: ścieżki wirtualnej VPI (ang. VP Identifier) i kanału wirtualnego VCI (ang. VC Identifier) umieszczonych w nagłówku komórki Konkretne połączenie logiczne jest identyfikowane przez parę numerów VPI i VCI Numery VPI i VCI mają znaczenie lokalne W fizycznym łączu sieci ATM kanały i ścieżki wirtualne przechodzące przez łącze są multipleksowane statystycznie (multipleksacja etykietowana) – komórki poszczególnych połączeń są przesyłane tym samym łączem fizycznym

Identyfikatory połączeń Input Output Port VPI/VCI 1 2/3 2 4/6 4/2 3 2/2 5/3 4/2 5/3 2 2/3 1 4/6 2/2 3 2/3

Plan wykładu Wprowadzenie Struktura sieci rozległych Węzeł sieci rozległej Reguły doboru trasy Sieci PSTN Protokół Frame Relay Protokół ATM Protokół MPLS Sieci rozległe w Polsce Podsumowanie

MPLS MPLS (ang. Multiprotocol Label Switching) to protokół opracowany przez IETF (RFC 3031) umożliwiający transmisję połączeniową w sieci IP MPLS działa podobnie jak ATM Pakiety IP mają dodatkowy nagłówek, w którym zapisana jest etykieta (ang. label), na podstawie której pakiet jest przełączany w kolejnych ruterach MPLS MPLS jest określane jako technologią warstwy 2.5, gdyż łączy cechy warstwy 2 (wydajność i szybkość dzięki przełączaniu pakietów) i warstwy 3 (skalowalność dzięki stosowaniu pakietów IP) W porównaniu do protokołu IP, MPLS oferuje o wiele większe wsparcie dla QoS i zarządzania ruchem

Nagłówek MPLS Pakiet IP Pakiet MPLS Nagłówek MPLS Etykieta Exp S TTL L3-L7 (IP Header) L2 (IP Data) Pakiet MPLS L3-L7 (IP Header) MPLS MPLS MPLS L2 (IP Data) Nagłówek MPLS 0 1 2 3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 Etykieta Exp S TTL TTL (ang. Time to Live) czas życia pakietu Exp to pole przeznaczone na zastosowania eksperymentalne S (ang. Bottom of Stack) =1 jeżeli dana etykieta znajduje się na dnie stosu etykiet, =0 w przeciwnym razie Etykieta (ang. label) numer identyfikujący, do której grupy pakietów FEC (ang. Forwarding Equivalence Class) należy dany pakiet

Sieć MPLS (1) Sieć MPLS tworzą: Rutery brzegowe LER (ang. Label Edge Router) znajdujące się na styku sieci MPLS z innymi sieciami Rutery LSR (ang. Label Switch Routers) znajdujące się wewnątrz sieci MPLS Rutery LER są odpowiedzialne za przypisanie przychodzących pakietów IP do odpowiedniej klasy FEC (ang. Forwarding Equivalence Class) W sieci MPLS pakiety są przesyłane wzdłuż połączeń LSP (ang. Label Switch Paths) za pomocą ruterów LER i LSR

Sieć MPLS (2) Sieć MPLS Sieć IP3 Sieć IP1 Sieć IP2 LER3 LSR1 LSR2 LER1

MPLS - QoS i zarządzanie ruchem Do zaklasyfikowania pakietu do klasy FEC można wykorzystać adresy IP lub inne pola nagłówka IP (np. DSCP) Różne klasy FEC mogą mieć zdefiniowane różne parametry QoS Dzięki zastosowaniu ścieżek LSP i różnych klas FEC pakiety transmitowane między tą samą parą ruterów LER, ale należące do innych klas FEC mogą być przesyłane różnymi trasami Umożliwia to efektywne stosowanie mechanizmów inżynierii ruchu