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  • 帧中继(Frame relay /FR)
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    2020-12-20 21:58:56

    帧中继(Frame relay /FR)

    基础知识

    (1)OSI模型中,它处于第二层。它是一个二层协议。

    (2)一般使用星型拓扑

    一台路由器作为Hub节点,多台路由器作为Spoke节点

    它们之间连通需要帧中继交换机,也就是运营商端帮我们建立的PVC的连接。

    深入了解

    (1)PVC

    一条PVC就是一条逻辑的点到点链路,这个链路直连了一台Hub以及一台Spoke节点。
    部署完了星型节点之后,可以达到。
    Hub节点与所有spoke连接。Spoke节点之间想要通信,只能够先把报文发送给Hub,然后由Hub节点帮忙转发给其他Spoke节点。

    注意:帧中继环境中,即便我们的物理连接完毕,如果没有PVC的部署,我们的流量是不能发送的。

    帧中继环境中,任何的报文都需要承载在PVC的基础上去发送。

    (2)PVC是怎么建立的?

    首先肯定是由帧中继交换机建立,这个帧中继交换机通过给我们客户分发一个东西来建立PVC。

    这个东西就是DLCI

    DLCI它是什么东西啊?

    可以理解为帧中继定义的一个二层的物理地址。和我们以太网的MAC地址一样。
    MAC地址用来标识以太网段内的一个节点。
    我们由一对DLCI来唯一的标识帧中继环境中的一条PVC。
    方便我们帧中继交换机去管理。

    这个DLCI对于帧中继交换机,它具有全局意义。

    帧中继交换机上,我就是通过给你客户端路由器分发DLCI从而建立PVC。

    而这个PVC对于我们的DLCI它的映射关系是:一根PVC有两个唯一的DLCI标识,这也就是说明一个DLCI只能属于一个PVC。

    这时候问题来了,既然使用DLCI来标识PVC让帧中继交换机能够组建PVC,方便它来管理和维护。
    这个时候,我们管理PVC、组建PVC、维护PVC使用什么?
    帧中继另外一个机制。

    (3)LMI

    LMI是什么?
    本地管理接口。
    帧中继环境中的一个机制。

    它能实现什么?
    首先能够实现让帧中继交换机给客户端分发DLCI,并且能够组件PVC,并且PVC组建完毕之后,帮我们维护PVC状态。

    LMI有几类?
    一共有3类。
    ANSI、CISCO、Q933A
    这三类LMI,它们的功能是一样的。
    除了报文的格式稍微有点不同之外,其他属性完全一致。

    LMI它维护PVC,而对于这些维护呢,我们通过show命令查看PVC的状态。
    LMI给PVC定义了那些状态?
    一共三种状态。
    ① Active
    ② Inactvie
    ③ delete
    分别代表什么意思?
    在这里插入图片描述
    首先这个PVC从我们客户端RouterA到帧中继交换机这一段,我们假定叫做local段。而另外一段叫Remote段。
    ①:代表这个PVC是可以使用的。
    ②:代表这个PVC只有local段可以使用,另外一端不能使用。
    ③:代表这个PVC的local段不可以使用,另外一端不知道。

    注意:反正只要看到Active就可以了。

    (4)LMI的一些细节

    PVC对于客户端路由器分两段,一段叫lcoal。一段叫remlte。
    local段直连的两个设备之间LMI必须要使用一致。
    remlte段也需要使用一致。
    但是注意:这两段不需要使用相同类型的LMI。

    拓展:
    现在关注一个问题,Hub节点会在接口中关联多个PVC是吧,同时连接到所有spoke节点,那也就是说,我们物理拓扑就是Hub节点使用串行链路连接帧中继交换机,而这个时候,无论我走哪条,PVC报文最终还是会通过我们的物理接口发送。

    问:边界路由器(客户端路由器),发送一个报文到达帧中继交换机,你有没有必要让帧中继交换机知道,我通过哪条PVC把报文发走?
    完全有这个必要!
    怎么告诉它?
    我在发送这个帧中继数据帧的时候,在我帧头中一定要添加一个DLCI是吧,这个DLCI一定要添加PVC本地的DLCI嘛。
    对于客户端路由器而言,DLCI只具有本地意义。

    帧中继映射
    在以太网环境中,也是一个多路访问网段。你只要发送一个报文给一个网段内的一个节点,我不仅需要知道对端的IP地址,还需要知道对端的MAC地址是吧。
    由于转发设备是交换机,交换机在转发命令的时候,是基于MAC来查询的。
    所以说可以使用ARP来获悉对端的IP和对端的MAC地址。
    帧中继环境中呢?
    转发我们报文设备是帧中继交换机,帧中继交换机只能够基于DLCI来转发我们的报文。它也是台网络设备。
    那也就是说,我路由器也需要知道我把报文发送给某个Spoke节点,需要封装什么样子的DLCI,这个映射是什么?

    就是我本地DLCI到对端IP的地址映射。这个映射是可以自动获悉的。 通过这个协议:inverse-arp

    inverse-arp

    它是怎么工作的?
    我们之间传递报文是需要建立PVC的是吧。
    PVC是一个逻辑的点到点通道,假定两个节点之间,PVC已经建立好了。这个时候这个PVC呢,就是一个逻辑的点到点通道。
    我们通过点到点通道的一端发送一个报文,另外一端肯定能收的到嘛。

    问:你通过这个通道发送的报文,真的有必要设置IP地址嘛?
    当我们PVC建立完毕之后,只要我们客户端的路由器接口的ip地址配置完毕,这个时候我会自动通过这个通道发送一个inverse-arp报文,这个报文的源地址就是我发送接口的IP,目的地址我不需要知道。
    不管怎么样,不管这个目的IP是什么,我帧中继交换机会不会关心啊?
    不会关心。

    因为这个时候,我这个报文在我的二层封装中,肯定携带了这个PVC本地端的DLCI是吧,所以说只要我帧中继交换机收到了这个带DLCI的报文,我说过DLCI和PVC有一个对应的关系。
    我只要看到了DLCI,我就会立刻知道该报文会通过那个PVC走。
    而这个PVC对端在哪里,我就把这个转发给对端,而对端收到了这个inverse-arp报文,这个报文包含了发送端节点的IP地址,并且这个报文是通过我这个PVC接口发出来的。所以说它知道这个PVC本地的DLCI。
    所以可以形成映射。
    当然了你这端可以发送,对端也可以发送,来获取映射。
    这个映射是什么?

    就是把我本地接口的DLCI映射成对端的IP地址。

    问:如果我们Spoke节点之间,想要彼此通信需要怎么办?
    首先我们是不能够通过inverse-arp来自动获悉彼此的映射信息的。
    因为这个inverse-arp它必须是要基于PVC通道的。
    你Spoke节点之间没有PVC,所以你不能使用这种机制。

    注意:spoke节点之间想要彼此通信,需要手工做映射。

    注意:inverse-arp默认是开启的。
    想要关闭的话,需要在接口里面配置两条命令。
    no frame-relay inverse-arp
    no arp frame-relay
    两条一并使用,关闭一个接口的自动映射。

    注意:这个命令是在客户端路由器使用的。映射本身就是一个客户端路由器的概念。
    帧中继交换机是一个二层设备,它不支持,也不需要支持。
    所以说需要注意,千万不要在帧中继交换机上做。

    映射的其他概念

    我们一般叫帧中继叫NBMA环境,这个环境什么概念?

    帧中继不管你怎么建立PVC,我通过这个PVC发送报文,这个报文只能是什么报文?
    绝对意义上的单播报文。
    组播和广播发不了。

    这个时候,为了让帧中继能够支持更多的应用,我们在做帧中继的时候有这么一个小机制。
    伪广播特性。

    伪广播特性

    说过,不管你发送什么报文(组播、广播、单播),都是需要通过PVC来发送的。
    而这个PVC是一个逻辑的点到点链路,你通过一端发送一个组播报文或者广播报文和你发送单播报文是没有区别的是吧。
    而且你通过PVC发送报文还需要拥有映射。
    这个映射会把对端的IP映射到本地的DLCI是吧。
    所以这时候,当我们做帧中继映射的时候,只要把接口开启了伪广播特性。我们通过这个接口发送组播、广播的时候,由于我们映射可以知道对端的IP是吧,所以它会自动的帮我们把这个组播、广播报文的目的地址转换为我这个映射的对端IP地址。

    相当于逻辑的把这个报文转换为单播报文。

    再把我们这个单播报文,通过PVC发走。

    注意:这样做对于客户端路由器是不可见的,客户端路由器在开启伪广播支持的环境中会发现。
    它们会认为这个环境和以太网环境一样,想发广播、组播就发。
    但事实上,报文在传输的过程中还以是单播的形式发送的。

    部署帧中继的标准

    部署帧中继环境的时候,有两种部署标准。
    一种是基于ietf的,一种是基于思科私有的。

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            这系列文章为计算机网络理论的学习笔记,学习笔记基于老师给的的PPT、他人学习笔记和维基百科、百度百科等一系列权威资料。学习笔记仅个人学习用,便于记录和复习,无广泛传播之意,若有侵权,请联系我删除。欢迎各位大佬指正和交流。


    1 HDLC

            HDLC(High-level Data Link Control,高级数据链路控制)是一种面向比特的链路层协议,其最大特点是对任何一种比特流(传输的时候是以比特为单位进行传输),均可以实现透明的传输。

                  

            HDLC在同步串行线路上封装数据,最常用于点对点链接


    1.1 HDLC帧格式

            一个完整的HDLC帧最多由六个字段组成:标志字段(Flag)、地址字段(Address)、控制字段(Control)、信息字段(Information)、帧校验序列字段(FCS)构成。

    标志字段:标志帧的起始

            HDLC采用固定的标志字段01111110作为帧的边界。当接收端检测到一个F标志时就开始接收帧,在接收的过程中如果发现F标志就认为该帧结束了。

    地址字段:用来寻址目的设备

            地址字段用在多点链路中,它是用来存放从站的地址的。

    控制字段:构成各种命令以及响应

            HDLC定义了3种不同的帧,可以根据控制字段区分:

    • 信息帧(l帧):传送数据、捎带流量控制和差错控制的应答信号。
    • 管理帧(S帧):是在不使用捎带机制的情况下管理帧控制的传输过程。
    • 无编号帧(U帧):具有各种链路的控制功能。
    • 控制字段使用前1位或前2位用来区别不同格式的帧,基本控制字段长度是8位。扩展控制字段是16位。

    信息字段:有效信息或者数据

            I帧和一部分的U帧含有控制字段。这个字段可以包含用户数据的所有比特序列,无长度限制。

    帧校验:校验帧错误

            校验字段包含地址字段、控制字段、信息字段的校验和,但不包括标志字段。


    1.2 HDLC状态检测(HDLC链路状态轮询机制)

            HDLC协议使用轮询机制来确认链路状态是否正常。

                  

    • HDLC设备以轮询时间间隔为周期,向链路上发送Keepalive消息。
    • 3个周期内无法收到对方发出的Keepalive消息,HDLC设备就认为链路不可用,对端故障,上报链路层down。
    • 同一链路两端设备的轮询时间间隔应设为相同的值,即keepalive周期相同

    配置方法:

    • 设置接口链路层协议为HDLC
      • [Router-Serial1/0] link-protocol hdlc
    • 设置HDLC的Keepalive轮询时间间隔
      • [Router-Serial1/0] timer hold  seconds

    1.3 HDLC协议特点

    • 对于任何一种比特流都可透明传输,并且有着较高的数据链路传输效率。
    • 所有的帧(包括响应帧)都有FCS,传输可靠性高。
    • 统一的帧格式来实现传输。

    1.4 HDLC协议使用限制

    • HDLC协议只支持点到点链路,不支持点到多点。
    • HDLC不支持IP地址协商,不支持认证,缺乏安全性协议内部通过keepalive报文来检测链路状态。
    • HDLC协议只能封装在同步链路上。支持HDLC协议的接口有:工作在同步模式下的Serial接口和POS接口。

    1.5 HDLC传输模式

    HDLC支持两种类型的传输模式:同步传输模式、异步传输模式。

    • 异步传输模式:以字节为单位来传输数据,并且需要采用额外的起始位和停止位来标记每个字节的开始和结束。因此,每个字节的发送都需要额外的开销。可以面向点对点或点对多点的传输。
    • 同步传输模式:以帧为单位来传输数据,在通信时需要使用时钟来同步本端和对端设备的通信。只能用于面向点对点的传输。DCE(数据通信设备),提供了一个用于同步DCE设备和DTE设备之间数据传输的时钟信号,通常情况下使用DCE产生的时钟信号。

            可参考学习:H3C的HDLC配置


    2 PPP

            PPP协议(Point to Point Protocol,点对点协议)是一种点对点的链路层协议是一种用于全双工的同异步的链路上的点到点传输。它能够提供用户认证,易于扩充,并且支持同/异步通信。

                   


    2.1 PPP协议的组成

            PPP定义了一整套协议(由LCP、NCP以及用于网络安全的可选验证协议族组成),包括:

    • 链路控制协议(Link Control Protocol,LCP):用来建立、拆除和监控数据链路。
    • 网络控制协议(Network Control Protocol,NCP):用来协商在数据链路上所传输的网络层报文的一些属性和类型。
    • 认证协议:用来对用户进行认证,包括PAP(Password Authentication Protocol,密码认证协议)、CHAP(Challenge Handshake Authentication Protocol,质询握手认证协议)、MSCHAP(Microsoft CHAP,微软CHAP协议)和MSCHAPv2(微软CHAP协议版本2)。

                  


    2.2 PPP会话

    2.2.1 PPP会话建立过程


    2.2.2 PPP会话流程

    1. Dead阶段,即物理层不可用阶段。当物理层连接上,就会转入至Establish阶段,即链路建立阶段。
    2. Establish阶段,即建立阶段。PPP链路进行LCP参数协商,包括最大接收单元MRU、认证方式、魔术字等选项,协商完成后会进入Opened状态,表示底层链路已经建立。
    3. Authenticate阶段,即认证阶段。多数情况下,链路两端的设备是需要经过Authenticate后才能够进入到网络层协议阶段,默认不认证,在这个阶段如果收到参数协商请求(Configure-Request报文),将会返回Establish阶段。
    4. Nerwork阶段,即网络层阶段。认证成功或不需要认证/无认证将到Nerwork阶段,进行NCP协商。NCP协商成功后,PPP链路将保持通信状态。在这个阶段如果收到参数协商请求(Configure-Request报文),将会返回Establish阶段。
    5. Terminate阶段,即终止阶段。PPP运行过程中,可以随时中断连接,例如物理链路断开、认证失败、超时定时器时间、管理员通过配置关闭连接等动作都可能导致链路进入该阶段。
    6. 在Terminate阶段,如果所有的资源都被释放,通信双方将回到Dead阶段,直到通信双方重新建立PPP连接。

    2.3 PPP认证

            PPP提供了在其链路上进行安全认证的手段,使得在PPP链路上实施AAA变的切实可行。将PPP与AAA结合,可在PPP链路上对对端用户进行认证、计费。

            PPP支持如下认证方式:PAP、CHAP、MSCHAP、MSCHAPv2。


    2.3.1 PAP 认证

            PAP为两次握手协议,它通过用户名和密码来对用户进行认证。

    • 被验证方首先发起验证请求,两次握手验证。
    • 密码以明文传送。

            PAP在网络上以明文的方式传递用户名和密码,认证报文如果在传输过程中被截获,便有可能对网络安全造成威胁,缺乏安全性。


    2.3.2 CHAP 认证

            CHAP为三次握手协议。

    • CHAP认证过程分为两种方式:认证方配置了用户名和认证方没有配置用户名。推荐使用认证方配置用户名的方式。
    • 主验证方首先发起验证请求,三次握手验证。
    • 不发送密码,安全性比PAP高。

            CHAP只在网络上传输用户名,并不传输用户密码(准确的讲,它不直接传输用户密码,传输的是用MD5算法将用户密码与一个随机报文ID一起计算的结果),因此它的安全性要比PAP高。


    2.3.3 MSCHAP 认证

            MSCHAP为三次握手协议,认证过程与CHAP类似。

    • MSCHAP采用的加密算法是0x80。
    • MSCHAP支持重传机制。在被认证方认证失败的情况下,如果认证方允许被认证方进行重传,被认证方会将认证相关信息重新发回认证方,认证方根据此信息重新对被认证方进行认证。认证方最多允许被认证方重传3次。

    2.3.4 MSCHAPv2 认证

            MSCHAPv2为三次握手协议,认证过程与CHAP类似。

    • MSCHAPv2采用的加密算法是0x81。
    • MSCHAPv2通过报文捎带的方式实现了认证方和被认证方的双向认证。
    • MSCHAPv2支持重传机制。在被认证方认证失败的情况下,如果认证方允许被认证方进行重传,被认证方会将认证相关信息重新发回认证方,认证方根据此信息重新对被认证方进行认证。认证方最多允许被认证方重传3次。
    • MSCHAPv2支持修改密码机制。被认证方由于密码过期导致认证失败时,被认证方会将用户输入的新密码信息发回认证方,认证方根据新密码信息重新进行认证。 

    2.4 PPP配置

    请前往H3C的PPP配置学习:点我!!点我!!


    2.5 PPP MP

                  

    • MP(Multilink PPP)将多个PPP链路捆绑后当作一条链路使用。
    • MP可以实现增加带宽、负载分担、链路备份以及降低报文时延的目的。

    2.5.1 PPP MP实现方式

    • 通过配置虚拟模板接口(Virtual-Template,VT)来实现MP:
      • 可利用用户名确定捆绑。
      • 一个VT接口可派生多个捆绑。
    • 利用MP-Group接口实现MP:
      • Mp-Group是MP专用接口,一个MP-group只能对应一个绑定。

    2.5.2 PPP MP配置

    请前往H3C的PPP MP配置学习:点我!!点我!!


    2.6 PPP显示与调试

    • 显示接口的PPP配置和运行状态
      • [Router] display interface interface-name

    • 查看已创建的MP-Group接口的状态信息
      • [Router] display interface mp-group [ mp-number ]

    • 显示指定MP接口的接口信息和统计信息
      • [Router] display ppp mp [ interface interface-type interface-number ]
    • 显示PPP验证的本地用户
      • [Router] display user
    • 查看PPP的调试信息
      • <Router> debugging ppp all

    2.6.1 用display interface命令显示接口信息


    2.6.2 用debugging ppp all命令调试PPP 

    想要具体命令学习的道友,请前往学习:点我!!点我!!


    3 FR(帧中继)

            FR(Frame Relay,帧中继)协议,是一种简化的X.25广域网协议,是一种统计复用的协议,它能够在单一物理传输线路上提供多条虚电路,是在数据链路层用简化的方法传送和交换数据单元的快速分组交换技术。

            本章内容参考学习来自 H3C帧中继配置 :点我!!点我!!


    3.1 帧中继协议特点

    • 帧中继协议以帧的形式传递数据信息。
    • 帧中继协议是面向连接的交换技术。
    • 帧中继可以在一条物理链路上提供多条虚电路。
    • 帧中继链路层完成统计复用、帧透明传输和错误检测等功能。
    • 帧中继提供一套合理的带宽管理和防止拥塞的机制。

    3.2 帧中继基本原理

    3.2.1 帧中继协议栈


    3.2.2 帧中继接口类型

            帧中继网络提供了用户设备(如路由器和主机等)之间进行数据通信的能力。帧中继设备和封装帧中继协议的接口根据在网络中的作用不同,可以分为下列四种:

    • DTE:用户设备被称作DTE(Data Terminal Equipment,数据终端设备)。
    • DCE:为用户设备提供接入的设备,属于网络设备,被称为DCE(Data Circuit-terminating Equipment,数据电路终接设备)。
    • UNI:DTE和DCE之间的接口被称为UNI(User Network Interface,用户网络接口)。
    • NNI:网络与网络之间的接口被称为NNI(Network-to-Network Interface,网间网接口)。

            在实际应用中,DTE接口只能和DCE接口连接,NNI接口只能和NNI接口连接。如果把设备用做帧中继交换机,帧中继接口类型应该为NNI或DCE。 

     

            如上图所示,两台DTE设备(Router A和Router D)通过帧中继网络实现互连,Router B和Router C用来代表一个简单的帧中继交换网。可以看出,DTE和DCE只是在UNI处才进行区分;对于两台DTE之间建立的虚电路,不同虚电路段可以对应不同的DLCI。


    3.2.3 帧中继虚电路

            虚电路VC(Virtual Circuit)是建立在两台网络设备之间共享网络的逻辑电路。根据建立方式的不同,可以将虚电路分为两种类型:

    • PVC(Permanent Virtual Circuit,永久虚电路):手工设置产生的虚电路。
    • SVC(Switched Virtual Circuit,交换虚电路):通过协议协商自动创建和删除的虚电路。

            目前在帧中继中使用最多的方式是永久虚电路方式。永久虚电路方式需要检测虚电路是否可用。LMI协议就是用来检测虚电路是否可用的。

    注意:在同一个物理连接上可以复用多条虚电路。  


    3.2.4 帧中继网络拓扑

            帧中继一般有三种拓扑结构,分别是:全网状拓扑、星型拓扑、部分网状拓扑。

    • 全网状拓扑:全网状拓扑指在这个帧中继拓扑中,任何两个节点间都存在一条虚电路,如果把各节点用直线两两一组连接起来,会形成一张网。它可以提供最大限度的相互容错能力,但是费用较贵。
    • 星型拓扑:星型拓扑是最常用的帧中继拓扑结构,由中心节点来提供主要服务与应用。星型拓扑有一个中心节点和许多的分支节点,所有的分支节点的通讯都必须通过中心节点,效率可能不高,但是价格便宜。
    • 部分网状拓扑:部分网状拓扑是星型拓扑的衍生,不同的在于部分网状拓扑的重要结点采取多链路互连方式,有一定的互备份能力。

    3.2.5 DLCI(帧中继数据链路标识)

            帧中继用DLCI标识不同的虚电路,DLCI只在本地接口和与之直接相连的对端接口有效,只具有本地意义,不具有全局有效性。

            在帧中继网络中,不同的物理接口上相同的DLCI并不表示是同一个虚电路。


    3.2.6 LMI

            LMI协议通过状态请求报文(Status Enquiry)和状态报文(Status)维护帧中继的链路状态和PVC状态。包括:通知PVC的增加、探测PVC的删除、监控PVC状态的变更、验证链路的完整性。

            LMI协议的基本工作方式是:DTE设备每隔一定的时间间隔发送一个状态请求报文去查询虚电路的状态,DCE设备收到状态请求报文后,立即用状态报文通知DTE当前接口上所有虚电路的状态。(轮询机制)

            系统支持三种标准的LMI协议:

    •         ITU-T的Q.933 Annex A
    •         ANSI的T1.617 Annex D
    •         非标准兼容协议

            为了保证正常通信,DTE侧和DCE侧需要采用相同的LMI协议。


    3.2.7 帧中继地址映射

            帧中继地址映射是把对端设备的协议地址与对端设备的帧中继地址(本地的DLCI)关联起来,使高层协议能通过对端设备的协议地址寻址到对端设备。

            因为发送IP报文时,路由表只能知道报文的下一跳地址,所以发送前必须由该地址确定它对应的DLCI。为了确定DLCI,我们可以查找帧中继地址映射表(地址映射表中存放的是下一跳IP地址和与其对应的DLCI的映射关系(MAP))。

            地址映射表可以通过静态配置或InARP(逆向地址解析协议)动态维护。

            InARP的工作机制如下:

            每当发现一条新的虚电路时,如果本地接口上已经配置了协议地址,InARP就在该虚电路上发送InARP请求报文给对端。该请求报文包含有本地的协议地址。对端设备收到该请求时,可以获得本地的协议地址,从而生成地址映射,并发送InARP响应报文进行响应,这样本地同样生成地址映射。

            如果已经手工配置了静态MAP或已经建立了动态MAP,则无论该静态MAP中的对端地址正确与否,都不会在该虚电路上发送InARP请求报文给对端,只有在没有MAP的情况下才会向对端发送InARP请求报文。

            通过Inverse ARP可以自动发现对端路由器的网络地址,从而简化了帧中继的配置。


    3.2.8 帧中继子接口

            可以为帧中继物理接口配置点到点(point-to-point)和点到多点(point-to-multipoint)两种子接口。


    3.2.9 帧中继应用

    帧中继比较典型的应用之一是帧中继接入。帧中继接入即作为用户端承载上层报文,接入到帧中继网络中。

    帧中继网络可以是公用网络或者是某一企业的私有网络,如图1所示。

                    图1 通过帧中继网络互连局域网

    帧中继网络也可以是直接连接,如图2所示。

                         图2 通过专线互连局域网


    3.3 配置帧中继

            请前往学习 H3C的帧中继配置任务:点我!!点我!!


    3.4 帧中继与RIP

    3.4.1配置RIP peer

    • 帧中继网络不支持RIP更新的广播发送。
    • 需要在路由器上配置各个RIP邻居路由器的IP地址,以便通过单播发送更新。

    3.4.2 帧中继与水平分割

            帧中继NBMA网络可能与水平分割产生冲突。

            水平分割导致RTA不会把RTD发来的路由告知RTB和RTC。如左图。

            关闭水平分割可能导致环路。

            解决方案:为每个虚电路配置子接口。如右图。


    计算机网络理论学习就此结束。

    展开全文
  • 31-广域网——帧中继技术

    千次阅读 2019-09-29 21:40:52
    1. 帧中继技术 帧中继(Frame Relay ,FR)是一种包交换技术,运行在OSI网络模型中二层(数据链路层),它是X.25技术的简化版,具有更好的通信性能。帧中继技术在中小型企业中的广域网中比较常用,相比于直接开通一...

    1. 帧中继技术

    帧中继(Frame Relay ,FR)是一种包交换技术,运行在OSI网络模型中二层(数据链路层),它是X.25技术的简化版,具有更好的通信性能。帧中继技术在中小型企业中的广域网中比较常用,相比于直接开通一条专线线路来说,帧中继线路的通信费用更低。

     

    帧中继技术具有以下特点:

    1. 采用分组交换技术
    2. 网络费用低,网络资源利用率高
    3. 是X.25技术的简化版,并兼容X.25,tcp/ip等多种网络协议

     

     

    2. 帧中继技术的应用场景

    一般企业用户需要通过租用的专线线路把各地分散的网络连接起来,如果采用点对点专线线路的话,ISP(因特网服务提供商)需要给每个地方的路由器分配一条物理线路,如下图所示:

    如果是采用点对点专线线路方式通信,R1想要和其他设备进行通信就需要跟每台设备建立一条物理线路,R2,R3等设备以此类推,这意味着每台设备就需要4条物理线路。但是使用帧中继技术的话,因为帧中继网络是共享的,所以每台设备可以通过一条物理线路连接到帧中继网络中,这样就极大地减少了线路,减少了网络费用。

     

    3. 帧中继的术语

    现在我们来了解一下帧中继的几个术语:PVC ,LMI ,DLCI ,IARP。

     

    PVC:永久虚电路(Permanent Virtual Circuit,简称PVC)是永久建立的线路,用于两台设备通信而建立的一条逻辑专线,实际上是由ISP在帧中继交换机上配置交换表实现两台设备通信。

     

    LMI:本地管理接口 ,是路由器和帧中继交换机之间的一种通信协议,实际上就是路由器和帧中继交换机相互发送hello包来检测路由器和交换机之间的连接,以维护其连接状态。

     

    DLCI:数据链路连接标识符,其实就是一个序号,其范围是0 ~ 1023,其中0-15以及1008-1023被保留用作特殊用途。通常是用于标识网络中中的PVC线路,也就是说每条PVC线路都会有一个DLCI序号。简单来理解DLCI就是一个数据链路层地址,设备之间通信需要通过DLCI来完成,包括帧中继交换机的交换表也需要用到DLCI地址。

     

    IARP:逆向ARP,通常用于一个设备有多个目的可以访问时,需要通过IARP来确定具体要访问的目的地。

     

     

    4. 部署帧中继技术

    我们可以看到上图建立的R1到R2的通信线路就是一条PVC线路,每条线路标识的序号就是DLCI,也就是所谓的数据链路地址(数据链路标识符),每条PVC线路都会使用LMI协议来维护连接及其状态,如果想要实现R1,R2,R3设备之间通信的话,还需要配置帧中继交换机的映射表。

     

     

    首先配置帧中继交换机,开启帧中继交换功能,然后封装每个接口为帧中继协议,并定义为DCE接口,配置如下:

    //开启帧中继交换功能
    FR-SW#conf t
    FR-SW(config)#frame-relay switching 

     

     

    为每个接口封装帧中继协议并定义为DCE接口,因为运营商的帧中继网络是DCE接口,配置如下:

    FR-SW(config)#int s0/1
    FR-SW(config-if)#no shutdown 
    FR-SW(config-if)#encapsulation frame-relay 
    FR-SW(config-if)#frame-relay intf-type dce 
    FR-SW(config-if)#exit
    FR-SW(config)#int s0/2
    FR-SW(config-if)#no shutdown 
    FR-SW(config-if)#encapsulation 
    FR-SW(config-if)#encapsulation frame-relay 
    FR-SW(config-if)#frame-relay intf-type dce 
    FR-SW(config-if)#exit
    FR-SW(config)#int s0/3
    FR-SW(config-if)#no shutdown 
    FR-SW(config-if)#encapsulation frame-relay 
    FR-SW(config-if)#frame-relay intf-type dce
    FR-SW(config-if)#exit

     

     

    然后在FR-SW帧中继交换机的交换表中配置两条专线线路:R1 - R2和R1 - R3,配置如下:

    FR-SW(config)#
    FR-SW(config)#int s0/1
    FR-SW(config-if)#frame-relay route 102 interface s0/2 201
    FR-SW(config-if)#frame-relay route 103 interface s0/3 301
    FR-SW(config-if)#exit
    FR-SW(config)#
    FR-SW(config)#int s0/2
    FR-SW(config-if)#frame-relay route 201 interface s0/1 102
    FR-SW(config-if)#exit
    FR-SW(config)#int s0/3
    FR-SW(config-if)#frame-relay route 301 interface s0/1 103
    FR-SW(config-if)#exit
    FR-SW(config)#

    以frame-relay route 102 interface s0/2 201命令为例,在帧中继交换机的s0/1口配置路由信息:s0/1口的102到s0/2口的201路由信息。

     

     

     

     

    在R1设备的接口封装为帧中继协议,并关闭IARP协议,然后配置映射表:

    R1(config)#int s0/0
    R1(config-if)#encapsulation frame-relay 
    R1(config-if)#no frame-relay inverse-arp 
    R1(config-if)#frame-relay map ip 192.168.1.2 102 broadcast 
    R1(config-if)#frame-relay map ip 192.168.1.3 103 broadcast 
    R1(config-if)#exit
    R1(config)#

    对于R2,R3设备也需要关闭IARP协议并配置映射表......

     

     

     

    R2设备配置:

    R2(config)#int s0/0
    R2(config-if)#no shutdown 
    R2(config-if)#encapsulation frame-relay 
    R2(config-if)#no frame-relay inverse-arp 
    R2(config-if)#frame-relay map ip 192.168.1.1 201 broadcast 
    R2(config-if)#exit
    R2(config)#

     

    R3设备配置如下:

    R3(config)#int s0/0
    R3(config-if)#no shutdown 
    R3(config-if)#encapsulation frame-relay 
    R3(config-if)#no frame-relay inverse-arp 
    R3(config-if)#frame-relay map ip 192.168.1.1 301 broadcast 
    R3(config-if)#exit
    R3(config)#

    另外,还需要配置三台设备的ip地址,这里略过......

     

     

    然后查看设备的PVC线路,以R1设备为例:

    R1#show frame-relay pvc
    
    PVC Statistics for interface Serial0/0 (Frame Relay DTE)
    
                  Active     Inactive      Deleted       Static
      Local          2            0            0            0
      Switched       0            0            0            0
      Unused         0            0            0            0
    
    
    //PVC线路是ACTIVE,正常
    DLCI = 102, DLCI USAGE = LOCAL, PVC STATUS = ACTIVE, INTERFACE = Serial0/0
    
      input pkts 0             output pkts 0            in bytes 0         
      out bytes 0              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 0         out bcast bytes 0         
      5 minute input rate 0 bits/sec, 0 packets/sec
      5 minute output rate 0 bits/sec, 0 packets/sec
      pvc create time 00:21:29, last time pvc status changed 00:00:29
              
    DLCI = 103, DLCI USAGE = LOCAL, PVC STATUS = ACTIVE, INTERFACE = Serial0/0
              
      input pkts 0             output pkts 0            in bytes 0         
      out bytes 0              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 0         out bcast bytes 0         
      5 minute input rate 0 bits/sec, 0 packets/sec
      5 minute output rate 0 bits/sec, 0 packets/sec
      pvc create time 00:21:16, last time pvc status changed 00:00:17
    R1#

    一般PVC线路有三种状态:ACTIVE则表示PVC线路完全正常;INACITVE表示本端PVC线路正常,但是对端不正常;DELETED表示本端PVC线路有故障。当通过show命令查看pvc线路的状态是ACTIVE的话,说明该线路是正常的。

     

     

    查看R1设备的映射表信息:

    R1#show frame-relay map
    Serial0/0 (up): ip 192.168.1.2 dlci 102(0x66,0x1860), static,
                  broadcast,
                  CISCO, status defined, active
    Serial0/0 (up): ip 192.168.1.3 dlci 103(0x67,0x1870), static,
                  broadcast,
                  CISCO, status defined, active
    R1#

    在之前的配置中是关闭了IARP协议,手动绑定了DLCI和IP之间的映射,因此这里显示是static,并且是处于Active状态,说明映射是正常的。R1设备的映射表学到了R2和R3设备的两条映射信息。

     

     

     

    查看帧中继交换机的路由表信息:

    FR-SW#show frame-relay route 
    Input Intf      Input Dlci      Output Intf     Output Dlci     Status
    Serial0/1       102             Serial0/2       201             active
    Serial0/1       103             Serial0/3       301             active
    Serial0/2       201             Serial0/1       102             active
    Serial0/3       301             Serial0/1       103             active
    FR-SW#

     

     

    测试网络连通性:

    R1#ping 192.168.1.3                                                      
    Type escape sequence to abort.
    Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 192.168.1.3, timeout is 2 seconds:
    !!!!!
    Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 92/95/104 ms
    R1#ping 192.168.1.2
    
    Type escape sequence to abort.
    Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 192.168.1.2, timeout is 2 seconds:
    !!!!!
    Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 68/93/104 ms
    R1#

     

     

    R2#ping 192.168.1.3
    
    Type escape sequence to abort.
    Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 192.168.1.3, timeout is 2 seconds:
    .....
    Success rate is 0 percent (0/5)
    R2#

    从测试结果来看,R2和R3之间是无法通信的,这是因为由于分支之间没有到对方的映射信息,所以无法通信,如果分点之间想要通信还需要加入对方的映射信息,这个任务就交给你们了。

     

    到此帧中继技术实验完成。

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    一、实验目的 (1)帧中继的基本配置 (2)帧中继的动态映射 (3)帧中继的静态映射 ...//定义帧中继封装类型 #encapsulation frame-relay //定义本地管理接口类型 #frame-relay lmi-type cisco //关闭自动映射 #

    一、实验目的

    1)帧中继的基本配置

    2)帧中继的动态映射

    3)帧中继的静态映射

    二、实验仪器设备及软件

    三台路由器

    软件:Cisco Packet Tracer Student

    三、实验原理

    //定义帧中继封装类型 #encapsulation frame-relay

    //定义本地管理接口类型 #frame-relay lmi-type cisco

    //关闭自动映射 #no frame-relay inverse-arp

    //以广播的形式发出映射 #frame-relay map ip 192.168.0.2 102 broadcast

    四、实验内容与步骤

    1)网络拓扑

     

    2)自动映射

    Router0(config)#int s1/0

    Router0(config-if)#ip add 192.168.0.1 255.255.255.0

    Router0(config-if)#no sh

    Router0(config-if)#encapsulation frame-relay

    //定义帧中继封装类型

    Router0(config-if)#frame-relay lmi-type cisco

    //定义本地管理接口类型

     

    Router1(config)#int s1/0

    Router1(config-if)#ip add 192.168.0.2 255.255.255.0

    Router1(config-if)#no sh

    Router1(config-if)#encapsulation frame-relay

     

    Router2(config)#int s1/0

    Router2(config-if)#ip add 192.168.0.3 255.255.255.0

    Router2(config-if)#no sh

    Router2(config-if)#encapsulation frame-relay

    自动映射的情况下,Router0和Router1、Router0和Router2链路通畅。但由于Router1与Router2没有设置点对点通信,所以无法通信。所以需要手动配置映射。

    3)手工配置帧中继映射

    Router0(config-if)#no frame-relay inverse-arp

    //关闭自动映射

    Router0(config-if)#frame-relay map ip 192.168.0.2 102 broadcast

    //以广播的形式发出映射

    Router0(config-if)#frame-relay map ip 192.168.0.3 103 broadcast

    Router0(config-if)#

     

    Router1(config-if)#no frame-relay inverse-arp

    Router1(config-if)#frame-relay map ip 192.168.0.1 201 broadcast

    Router1(config-if)#

     

    Router2(config-if)#no frame-relay inverse-arp

    Router2(config-if)#frame-relay map ip 192.168.0.1 301 br

    Router2(config-if)#frame-relay map ip 192.168.0.1 301 broadcast

    Router2(config-if)#

     

    4)设置映射表

    五、实验结果与分析

    4)查看映射表

    Router0#show frame-relay map

    Serial1/0 (up): ip 192.168.0.2 dlci 102, static,

    broadcast,

    CISCO, status defined, active

    Serial1/0 (up): ip 192.168.0.3 dlci 103, static,

    broadcast,

    CISCO, status defined, active

    Router0#

     

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