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Graduação Tecnológica em Redes de Computadores

Tecnologias de Interligação de Redes

Euber Chaia Cotta e [email protected]


Graduação Tecnológica em Redes de Computadores

Protocolo Frame Relay

Euber Chaia Cotta e [email protected]


Frame Relay● É um protocolo WAN que surgiu nos anos 90;● Assim como o PPP e o HDLC, ele também é definido na camada de enlace;● Assume que a infraestrutura adotada é menos sujeita a falhas e, portanto, adota um cabeçalho

muito mais simples do que o do seu “pai”, o protocolo X.25 - protocolo WAN do qual o Frame-Relay é derivado;

● Adicionalmente, disponibiliza recursos que permitem alocação dinâmica de banda e o controle eficiente de congestionamento de dados na rede.

● Possui uma relação custo-benefício muito mais interessante do que conexões ponto a ponto dedicadas.


Encapsulamento Frame Relay


Topologias do Frame Relay

Estrela Frame Relay – hub com um link físico transportando 5 VCs

Topologia em malha – cada DTE tem um link físico transportando 4 VCs


Protocolo Frame Relay e seus elementos● O protocolo Frame-Relay foi criado para ser usado em transmissões seriais entre

dispositivos DTE e DCE;● Elementos DTE são os pontos terminais da comunicação, localizados no lado cliente -

geralmente Pcs ou routers;● Elementos DCE, por sua vez, consistem de equipamentos gerenciados pela operadora,

responsáveis pela geração de clock (sincronismo) no processo de transmissão serial.


Frame Relay● O Frame-Relay suportado pela Cisco é capaz de encapsular os seguintes protocolos: Ipv4, Ipv6,

DECnet, AppleTalk, XNS, IPX, CLNS, ISO, Banyan Vines e Transparent Bridging;● Routers Cisco suportam dois tipos de encapsulamento Frame-Relay: Cisco e IETF;● Cisco é o método proprietário de encapsulamento e só pode ser usado se o CPE na outra ponta

também suportar este encapsulamento. Do contrário, o encapsulamento IETF deve ser adotado.


Frame Relay● Frame-Relay provê uma comunicação orientada à conexão na camada de Enlace, por meio de

estabelecimento de circuitos virtuais permanentes (Permanet Virtual Circuits – PVCs);● Esses circuitos são conexões lógicas criadas entre dois dispositivos DTE através de uma rede Frame-

Relay, identificadas por um número chamado de DLCI (Data Link Connection Identifier), que são os endereços de camada 2 das redes Frame Relay. Como comparação, o DLCI em redes Frame-Relay tem a mesma função que o endereço MAC em Redes Ethernet;

● Redes Frame-Relay suportam tanto circuitos virtuais permanentes (PVCs) quanto comutados (Switched Virtual Connections – SVCs), porém, a grande maioria das rede Frame-Relay existentes utilizam apenas PVCs.

PVC1

PVC2PVC4

PVC3

PVC5PVC6


DLCI Frame Relay● É importante ressaltar que redes Frame-Relay operam estritamente na camada de enlace (2) do

modelo OSI, ou seja, toda e qualquer informação da camada de rede (3) é completamente irrelevante na rede Frame-Relay;

● Essencialmente, a rede Frame-Relay é composta de switches que têm o papel de comutar os frames Frame-Relay de um ponto da rede para outro;

● Obviamente, switches Frame-Relay não são iguais aos switches usados em redes Ethernet, apesar de ambos os tipos terem a mesma função básica: comutar frames.


Mapeamento Frame Relay● Para que os elementos IP (CPEs) em cada ponta do circuito virtual possam se comunicar, seus

endereços IP devem ser mapeados para endereços DLCI (algo semelhante ao que o ARP faz em redes Ethernet ao mapear endereços IP para endereços MAC);

● Esse mapeamento pode ser realizado dinamicamente através do protocolo IARP (Inverse Address Resolution Protocol) ou, manualmente, através do comando “frame-Relay map ip [endereço IP] [DLCI]”;

● Em conexões Frame-Relay do tipo ponto-a-ponto, esse mapeamento é desnecessário, já que existe apenas uma possibilidade de caminho para o frame.


Significado DLCI Frame Relay● Um número DLCI pode ter um significado local ou global em qualquer ponto da rede Frame-Relay.

Algumas vezes um provedor pode designar a um site um número DLCI que é propagado para todos os sites remotos que utilizam o mesmo PVC. Nesse caso, o DLCI possui significância global;

● O mais comum, entretanto, é adotar DLCIs com significado local. Isso significa que os números DLCI precisam ser únicos apenas em uma mesma ponta de um link de acesso;

● Nesse contexto, dois ou mais números DLCI podem ser iguais em diferentes pontas de um mesmo PVC, pois o Frame-Relay mapeia o número DLCI local para um PVC em cada interface do switch;

● Números DLCI são normalmente designados pelo provedor do serviço, e começam no número 16 e vão até 991 (exceto Cisco 16-1007).


Frame RelayLocal Management Interface (LMI):

● A Interface de Gerenciamento Local (LMI) é um padrão de sinalização usado na comunicação entre um dispositivo CPE (como um router) e um switch Frame-Relay;

● Esse padrão foi proposto em 1990 pela Cisco, StrataCom, Northern Telecom e Digital Equipment Corporation (DEC), e ficou conhecido por “Gang-of-Four LMI” ou “Cisco LMI”;

● Basicamente, essas quatro empresas alteraram o protocolo Frame-Relay básico, definido pelo antigo CCITT, hoje ITU-T (Setor de Normatização das Telecomunicações), adicionando a ele um série de recursos que simplificaram a comunicação entre elementos terminais (DTE) através de uma rede Frame-Relay;

● A LMI é responsável pelo gerenciamento e manutenção do status entre dispositivos DTE e DCE Frame-Relay;

● Existem três tipos diferentes de sinalização LMI disponíveis e que variam conforme o tipo de switch Frame-Relay que estiver em uso na rede da operadora;

● A partir da versão 11.2 do sistema IOS (CISCO), o tipo LMI é automaticamente detectado.


Frame RelayMensagens LMI provêm informações sobre:

● Keepalives: verifica a conectividade e sincronismo entre as pontas DCE e DTE;● Multicasting: extensão que permite o uso de multicast em redes Frame-Relay, que por padrão, são

redes do tipo NBMA (Non-Broadcast Multiaccess);● Global DLCI: permite que os DLCIs passem a ter significância global dentro da rede Frame-Relay;● Informações sobre os Circuitos Virtuais (PVCs): as mensagens LMI transportam, periodicamente,

informações sobre os PVCs identificados (incluindo os endereços DLCI associados) e seus respectivos status, que podem ser ACTIVE, INACTIVE ou DELETED.


Frame RelayPolíticas de Tráfego do Frame-Relay:

● Frame-Relay implementa controles de congestionamento classificando o tráfego como “garantido” (committed) ou “excesso” (excess);

● Tráfego garantido seriam os pacotes transmitidos dentro de um intervalo de bits “Bc” (committed burst) definido para um determinado período de tempo (“Tc”);

● Tráfego em excesso, por sua vez, seriam os pacotes transmitidos acima do valor máximo de bits definido para “Bc”, mas dentro de um intervalo de bits “Be” (excess burst), em um determinado período de tempo (“Tc”);

● Pacotes classificados como “garantidos” são transmitidos normalmente na rede Frame-Relay;● Pacotes classificados como “excesso” receberão uma marcação chamada “DE” (Discard Eligibility), cuja

função é informar à rede Frame-Relay para descartá-los em caso de congestionamento.● O CIR (Committed Information Rate) é a taxa de transmissão média em bps contratada e garantida pela

operadora;● O EIR (Excess Information Rate), por sua vez, seria a taxa máxima de transmissão (também em bps)

possível de ser alcançada;● Finalmente, o PIR (Port Information Rate) seria a velocidade da porta Frame-Relay no dispositivo CPE.


Frame Relay

Velocidadeda Porta (PIR)

Bits

Bc + Be

Bc

Descarte

Be

Bc

TempoTc

CIR

EIR

B

its

transmitid

os

Descarte


Frame RelayControles de Congestionamento:

Frame-Relay utiliza três recursos para lidar com problemas de congestionamento na rede:

● DE (Discard Eligibility): quando a taxa de transmissão ultrapassa o CIR contratado, o switch Frame-Relay ativa o bit DE no cabeçalho do frame, que passa de 0 para 1. Se um frame com bit DE ativado atravessar uma porção congestionada da rede, o switch Frame-Relay o descartará, priorizando a transmissão dos frames que não tenham este bit ativado;

● FECN (Forward-Explicit Congestion Notification): quando um congestionamento é identificado na rede, o switch Frame-Relay ativa o bit FECN no cabeçalho dos frames que atravessarem este trecho. Isso informará ao CPE destino que a rota recém-atravessada pelo pacote em qustão encontra-se congestionada, e informa aos protocolos e serviços de camada superior que algum atraso é esperado. Isso evita pedidos excessivos de retransmissão de pacotes;

● BECN (Backward-Explicit Congestion Notification): o BECN opera de forma análoga ao FECN, mas na direção oposta. Frames com bit BECN ativados informam o CPE origem que existe um ponto congestionado na rede, fazendo com que o CPE origem reduza sua taxa de transmissão.


Frame Relay

Resumo terminologias do frame relay:

● PVC:Um circuito entre duas DTEs.

● DLCI:ID de um circuito virtual. Possui significância local.

● LMI:Mensagens trocadas entre DCE e DTE. Contêm o estado dos PVCs disponíveis.

● Inverse ARP:Mapeamento dinâmico de endereços L3 para L2.

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