帧中继001.docx

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帧中继001

基于PacketTracer仿真环境的帧中继实现研究

摘要：

PacketTracer仿真环境实现帧中继的网络连接，本文通过PacketTracer模拟帧中继环境的方法，阐述了帧中继网络的产生和发展、特点、应用以及组网方式，论证了通过对帧中继地址字段DLCI的识别，实现用户信息流的统计复用。

关键词：

帧中继、产生、特点、组网方式、统计复用

一引言

帧中继及在网络通信中的作用

帧中继（FrameRelay）是一种网络与数据终端设备（DTE）接口标准。

由于光纤网比早期的电话网误码率低得多,因此,可以减少X.25的某些差错控制过程,从而可以减少结点的处理时间,提高网络的吞吐量。

帧中继就是在这种环境下产生的。

帧中继提供的是数据链路层和物理层的协议规范,任何高层协议都独立于帧中继协议,因此,大大地简化了帧中继的实现。

目前帧中继的主要应用之一是局域网互联,特别是在局域网通过广域网进行互联时,使用帧中继更能体现它的低网络时延、低设备费用、高带宽利用率等优点。

帧中继的主要特点是:

使用光纤作为传输介质,因此误码率极低,能实现近似无差错传输,减少了进行差错校验的开销,提高了网络的吞吐量；帧中继是一种宽带分组交换,使用复用技术时,其传输速率可高达44.6Mbps。

但是,帧中继不适合于传输诸如话音、电视等实时信息,它仅限于传输数据。

帧中继FrameRelay

帧中继是一种用于连接计算机系统的面向分组的通信方法。

它主要用在公共或专用网上的局域网互联以及广域网连接。

大多数公共电信局都提供帧中继服务，把它作为建立高性能的虚拟广域连接的一种途径。

帧中继是进入带宽范围从56Kbps到1．544Mbps的广域分组交换网的用户接口。

帧中继是从综合业务数字网中发展起来的，并在1984年推荐为国际电话电报咨询委员会（CCITT）的一项标准，另外，由美国国家标准协会授权的美国TIS标准委员会也对帧中继做了一些初步工作。

大多数主要的电信公司象AT＆T，MCI，USSprint，和地方贝尔运营公司都提供了帧中继服务。

与帧中继网相连，需要一个路由器和一条从用户场地到交换局帧中继入口的线路。

这种线路一般是象T1那样的租用数字线路，但取决于通信量而定。

两种可能的广域连接方法，如下面所述：

专用网方法在这种方法中，每个场点将需要三条专用（租用）线路和相联的路由器，以便与其它每一个场点相连，这样总共需要6条专线和12个路由器。

帧中继方法在这种公共网方法中，每个场点仅需要一条专用（租用）线路和相联的路由器直至帧中继网。

这时，在其它网间的交换是在帧中继网内处理的。

来自多个用户的分组被多路复用到一条连到帧中继网上的线路，通过帧中继网它们被送到一个或多个目的站。

永久虚电路（PVC）是通过帧中继网连接两个端节点的预先确定的通路。

帧中继服务的提供者根据客户的要求，在两个指定的节点间分配PVC。

这些信道保持连续不间断地运行，并且保证提供一种客户洽商好了的指定级别的服务。

交换式虚电路在1993年后期被加到帧中继标准：

这样，帧中继就成为了真正的“快速分组”交换网。

ImprovedPacketSwitching改善的分组交换

在过去的几年里，交换局在美国国内和国际网上已经安装了大量的光纤电缆，这样可以增加带宽。

为了充分利用高带宽的优点，新的通信方案去掉原有方案中固有的常规开销，变得更为切实可用。

帧中继通过取消网络自身进行流控和错误处理做到这一点的，避免了因网络自身做这些事情而导致的延迟。

比较而言，老的x．25网技术实行扩展检错是由于使用不可靠的电话线传输数据。

在帧中继中消除这个特性不会出现问题，即使是发生了错误。

帧中继设想端节点设备是可编程的智能机器，它们能进行错误处理。

端系统不会由于这种错误控制而超负荷，因为通常很少有错误。

相对而言，X．25设想网络需要检错纠错是因为端节点是连到主机的终端。

在帧中继中，中间节点（交换器）仅仅沿着预定的通路中继帧。

在X．25中，中间节点必须完整地接收每一个分组，并在转发之前进行检错，如果有错误发生，节点要求发送方重传。

使用这种方法，一旦分组丢失，发送方就尽快地重发一个分组。

在X．25中每个中间节点使用状态表来处理管理、流控和检错，而在帧中继中是不需要的。

如果一个分组由于帧中继网的拥塞而被破坏或丢失，检测帧丢失和请求重发是接收系统的工作。

帧中继网把自己的所有精力都用来传递分组。

在子网中的交换节点不会执行任何纠错，尽管它们能检测出被损坏的分组，一旦检测出，分组就会被丢弃了。

SettingUpFrameRe1ayConnections建立帧中继连接

为了建立帧中继连接，你需要与和USsprint，MCI，AT＆T或本地的地方贝尔运营公司等电信公司联系，通常要象下面那样进行通信速度的选择，以及专用线通信或交换式通信的选择。

由Switched－56服务或综合业务数字网（ISDN）提供56／64Kbps交换式访问；高级数字网（ADN）提供专用线访问。

两条ISDN线路或两条ADN线路提供128Kbps的访问。

通过T1线路或部分T1线路可使用384Kbps到1．544Mbps的连接。

一旦你选定了一种服务，你就要计划一条从你的场地到帧中继服务提供者的链结。

在你的场地放置路由器和帧中继访问设备以建立到提供者的帧中继端口的联接。

帧中继端口一般用PVC连接。

PVC是逻辑链路，它具有特定的端接点和服务特性。

它们在网状拓扑结构上提供逻辑连接，且在使用前为交换局提供一种确定服务特性和速率的方法。

它们也在端接点之间提供快速连接。

在得到提供者的服务时，你可以为PVC规定一些服务特性，下面列举了一些服务特性。

访问速率这是线路的速度，它决定在网上的数据传输的速度。

在美国，一般访问速率是1．544Mbps（T1）和56Kbps。

提交的信息速率（CIR）CIR是帧中继电路上最高的平均数据传输率。

它通常比传输速率慢；当传输突发数据时，传输速度可以超过CIR。

提交的成组数据大小（CBS）CBS是网络提供者在一定的时间间隔内和正常的网络条件下所允许传输的最大数据量（位数）。

额外的成组数据大小（EBS）EBS是超过CBS的最大非提交数据量，CBS数据是网络将在一定的时间间隔内发送出去的数据。

EBS数据是被网络看作可以丢弃的数据。

下面将列举另外一些由帧中继网提供的特性。

网络服务下面的管理特性和服务在帧中继网中可以采用：

虚电路状态消息远程服务在网络和用户之间提供通信。

它确保PVC的存在和报告被删除的PVC。

广播这种可选服务使一个用户能把帧发给多个目的站。

全局寻址这种可选服务使帧中继网具有象局域网一样的能力。

简单流控这种可选服务为那些需要流控的设备提供XON／XOFF流控机制。

拥塞控制当帧中继网拥塞时，帧可以适宜地丢弃（端节点负责重发它们），或根据用户指定的级别丢弃。

例如，用户可以指明一些对事务运作不是很关键的通信帧是可以丢弃的（DE）。

路由器或帧中继交换器可以用DE来标识帧，DE的使用提供了一个方法，确保重要的信息通过网络传送，而不重要的信息可以在网络不太忙时重传。

安全性帧中继中有几个安全性选项：

仅用专用线路才能访问网；需要口令访问网；不活动的站点超过一定时间就被注销。

FrameRelaySpecifications帧中继规范

在公共分组交换网上，一个帧中继网可以连接两个局域网（LAN）。

这个过程非常简单——来自LAN的帧被放到帧中继的帧中，且通过网络的底层（帧中继的网状连结）送到目的地。

统计式多路实用技术把来自客户站点多个源的数据有效地交替放在一条单一线路上传到帧中继网。

帧中继是高级数据链路控制规程（HDLC）的改进，所以它能用于一些桥接器和路由器的升级。

帧中继由于它的变长帧格式而不适合声音和视频通信。

二PacketTracer模拟环境及其应用

模拟器PacketTracer可以模拟具体的家庭、学校和小型企业网络环境，为实现路由交换架设方便的实验环境，是研究学术和实验很实用的工具。

三基于PacketTracer环境实现帧中继实现

1实验目的

利用PacketTracer实现帧中继网络类型环境；

掌握全网格型帧中继的配置；

掌握帧中继子端口的配置；

掌握帧中继的流量整形。

2实验原理

（1）帧中继网简述——帧中继封装方式：

cisco和ietf

注意：

帧中继只工作在OSI的物理层和数据链路层。

（2）DLCI、LMI的意义和类型

DLCI—用来标识VC（通常是PVC）的数字，在0～1023之间。

DLCI只具有局部

意义，即不同帧中继交换机接口的DLCI可以相同。

LMI—本地管理接口，是FR网络中的信令。

LMI有三种类型：

ANSI、Q933a和cisco。

（3）帧格式：

标志

地址包含DLCI,FECN,BECN位

数据

帧校验

序列

标志

（4）帧中继原理

4.1帧中继映射表――将下一跳的IP地址映射成该接口上的DLCI号

4.2帧中继交换表――将入口的DLCI映射到出口的DLCI，实现寻路和交换。

由于FR

一般都采用了PVC，所以这些映射表是静态指定的。

4.3逆向ARP（Inverse-ARP）原理――类似于Ethernet中的RARP，主要作用是可以自动

生成帧中继映射表。

但是，有一点要注意的是，在用子接口时，Inverse-ARP会失

效，此时要在子接口中显示的指定DLCI号或者是手动配置映射表。

3实验步骤

在PacketTracer上边画好拓扑，并配置好模块和帧中继DLCI

拓扑图

1、添加3台路由器，本实验是2811，为路由器添加S端口模块，本实验添加的是NM-4A/S模块。

2、添加一个Cloud-PT-Empty设备（Cloud0）模拟帧中继网络，为Cloud0添加3个S端口模块，目的与路由器连接。

3、设置好S1，S2，S3，的DLCI值：

4、配置好Frame-relay连接：

5、连接端口注意：

路由器作为DTE设备，Cloud0作为DCE设备，按照拓扑添加3台PC，连接到路由器快速以太网端口，并启动各连接端口。

为各PC设置好IP和网关：

二、配置3台路由器：

R1路由器配置：

R1>enable

R1#configterminal

R1（config）#interfaceserial1/1                                  进入S1/1端口配置

R1（config-if）#noshutdown                               启动端口

R1（config-if）#encapsulationframe-relay              帧中继封装

R1（config-if）#frame-relaylmi-typecisco             帧中继类型为cisco

R1（config）#interfaceserial1/1.1point-to-point 配置子端口并设置为点对点模式

R1（config-subif）#ipaddress192.168.1.1255.255.255.0    分配子端口ip地址

R1（config-subif）#frame-relayinterface-dlci102      指定点对点对应的DLCI值

R1（config-subif）#exit

R1（config）#ints1/1.2point-to-point               配置子端口，并设置为点对点模式

R1（config-subif）#ipaddress192.168.2.1255.255.255.0    分配子端口ip地址

R1（config-subif）#frame-relayinterface-dlci103      指定点对点对应的DLCI值

R1（config-subif）#exit

R2路由器配置：

R2>enable

R2#configterminal

R2（config）#interfaceserial1/2

R2（config-if）#noshutdown

R2（config-if）#encapsulationframe-relay

R2（config-if）#frame-relaylmi-typecisco

R2（config）#interfaceserial1/2.1point-to-point

R2（config-subif）#ipaddress192.168.1.2255.255.255.0

R2（config-subif）#frame-relayinterface-dlci201

R2（config-subif）#exit

R2（config）#interfaceserial1/2.2point-to-point

R2（config-subif）#ipaddress192.168.3.1255.255.255.0

R2（config-subif）#frame-relayinterface-dlci203

R2（config-subif）#exit

R3路由器配置：

R3>enable

R3#configterminal

R3（config）#interfaceserial1/3

R3（config-if）#noshutdown

R3（config-if）#encapsulationframe-relay

R3（config-if）#frame-relaylmi-typecisco

R3（config）#interfaces1/3.1point-to-point

R3（config-subif）#ipadd192.168.3.2255.255.255.0

R3（config-subif）#frame-relayinterface-dlci302

R3（config-subif）#exit

R3（config）#interfaces1/3.2point-to-point

R3（config-subif）#ipaddress192.168.2.2255.255.255.0

R3（config-subif）#frame-relayinterface-dlci301

R3（config-subif）#exit

在三台路由器上启动rip路由：

R1（config）#routerrip                                启动rip路由协议

R1（config-router）#network192.168.10.0                   宣告直连接口网络地址

R1（config-router）#network192.168.1.0                    宣告直连接口网络地址

R1（config-router）#network192.168.2.0                    宣告直连接口网络地址

R1（config-router）#exit

R1（config）#

R2（config）#routerrip

R2（config-router）#network192.168.20.0

R2（config-router）#network192.168.1.0

R2（config-router）#network192.168.3.0

R2（config-router）#exit

R2（config）#

R3（config）#routerrip

R3（config-router）#network192.168.30.0

R3（config-router）#network192.168.3.0

R3（config-router）#network192.168.2.0

R3（config-router）#exit

R3（config）#exit

Router#

实验结果：

四结论

通过用帧中继协议，实现了远程不同的路由器之间的相互通信过程，这里涉及到广域网协议,实验中以子接口的方式实现。

需要注意的是在子接口中不同的接口需要手动配置DLCI号，不能自动获取，因为一个物理接口有很多个子接口，自动分配的话会产生混乱。