Канальный уровень Frame Relay

 

На канальном уровне поток данных структурируется на кадры, поле данных в кадре имеет переменную величину, но не более 4096 байт. Канальный уровень реализуется протоколом LAP-F. Протокол LAP-F имеет два режима работы: основной и управляющий. В основном режиме кадры передаются без преобразования и контроля.

В поле заголовка кадра имеется информация, которая используется для управления виртуальным соединением в процессе передачи данных. Так же, как в протоколе Х.25 используются адреса Х.121, протокол Frame Relay использует адреса, называемые идентификаторами канала соединения (data link connection identifiers — DLCI).

Frame relay обеспечивает множество независимых виртуальных каналов (Virtual Circuits) в одной линии связи, идентифицируемых в FR-сети по идентификаторам подключения к соединению (Data Link Connection Identifier, DLCI). Каждый идентификатор DLCI может иметь в сети Frame Relay локальное или глобальное значение. На сегодняшний день наиболее распространенной практикой является использование идентификаторов DLCI только с локальным значением. Это означает, что устройства, например маршрутизаторы, на разных сторонах виртуального канала в сети Frame Relay могут иметь один и тот же DLCI-номер, поскольку протокол Frame Relay предусматривает отображение локального DLCI-номера на виртуальный канал на каждом из коммутаторов, стоящих в глобальной сети.

Каждый кадр канального уровня содержит номер логического соединения, который используется для маршрутизации и коммутации трафика. При этом контроль правильности передачи данных от отправителя получателю осуществляется на более высоком уровне OSI.

Коммутируемые виртуальные каналы используются для передачи импульсного трафика между двумя устройствами DTE. Постоянные виртуальные каналы применяются для постоянного обмена сообщениями между двумя устройствами DTE.

Процесс передачи данных через коммутируемые виртуальные каналы осуществляется:

установление вызова - образуется коммутируемый логический канал между двумя DTE;

передача данных по установленному логическому каналу;

режим ожидания, когда коммутируемая виртуальная цепь установлена, но обмен данными не происходит;

завершение вызова - используется для завершения сеанса, осуществляется разрыв конкретного виртуального соединения.

Процесс передачи данных через предварительно установленные PVC:

передача данных по установленному логическому каналу;

режим ожидания, когда коммутируемая виртуальная цепь установлена, но обмен данными не происходит.

Дополнения LMI

 

Помимо базовых функций передачи данных протокола Frame Relay, спецификация консорциума Frame Relay включает дополнения LMI, которые делают задачу поддержания крупных межсетей более легкой:

Сообщения о состоянии виртуальных цепей (общее дополнение).

Обеспечивает связь и синхронизацию между сетью и устройством пользователя, периодически сообщая о существовании новых PVC и ликвидации уже существующих PVC, и в большинстве случаев обеспечивая информацию о целостности PVC. Сообщения о состоянии виртуальных цепей предотвращают отправку информации в "черные дыры", т.е. через PVC, которые больше не существуют.

Многопунктовая адресация (факультативное).

Позволяет отправителю передавать один блок данных, но доставлять его через сеть нескольким получателям.

Глобальная адресация (факультативное).

Наделяет идентификаторы связи глобальным, а не локальным значением, позволяя их использование для идентификации определенного интерфейса с сетью Frame Relay.

Простое управление потоком данных (факультативное).

Обеспечивает механизм управления потоком XON/XOFF, который применим ко всему интерфейсу Frame Relay. Он предназначен для тех устройств, высшие уровни которых не могут использовать биты уведомления о перегрузке и которые нуждаются в определенном уровне управления потоком данных.

Сообщения LMI передаются в информационной части кадра Frame Relay и обеспечивают передачу управляющей информации в направлении FRAD - сеть и обратно. Для передачи управляющих сообщений LMI используется специальный PVC #1023.

Формат кадра

Наименования и значения полей:

Поле Флаг

Каждый кадр начинается и замыкается «флагом» — последовательностью «01111110».

Данное поле выполняет функцию обрамления кадра. Принцип формирования поля FLAG в кадре Frame Relay соответствует принципам формирования поля FLAG в кадре LAPB.

Поле Адрес (Заголовок)

Поле Адрес кадра Frame Relay, кроме собственно адресной информации, содержит также и дополнительные поля управления потоком данных и уведомлений о перегрузке канала и имеет следующую структуру:

DLCI (6 Bit) C/R (1 Bit) EA (1 Bit) DLCI (4 Bit)   FECN (1 Bit) BECN (1 Bit) DE (1 Bit) EA (1 Bit)

Центром заголовка Frame Relay является 10-битовое значение DLCI. Оно идентифицирует ту логическую связь, которая мультиплексируется в физический канал. В базовом режиме адресации (т.е. не расширенном дополнениями LMI), DLCI имеет логическое значение; это означает, что конечные устройства на двух противоположных концах связи могут использовать различные DLCI для обращения к одной и той же связи. На рис. 4 представлен пример использования DLCI при адресации в соответствии с нерасширенным Frame Relay.

Рис. 4. Адресация Frame Relay.

 

Рис. 4 предполагает наличие двух цепей PVC: одна между Aтлантой и Лос-Анджелесом, и вторая между Сан Хосе и Питтсбургом. Лос Анджелес может обращаться к своей PVC с Атлантой, используя DLCI=12, в то время как Атланта обращается к этой же самой PVC, используя DLCI=82. Аналогично, Сан Хосе может обращаться к своей PVC с Питтсбургом, используя DLCI=62. Сеть использует внутренние патентованные механизмы поддержания двух логически значимых идентификаторов PVC различными.

DLCI Data Link Connection Identifier — идентификатор виртуального канала (PVC), мультиплексируемого в физический канал. DLCI имеют только локальное значение и не обеспечивают внутрисетевой адресации.

C/R Command / Response — зарезервирован, в настоящее время не используется.

EA Address Field Extension Bit — бит расширения адреса. DLCI содержится в 10 битах, входящих в два октета заголовка, однако возможно расширение заголовка на целое число дополнительных октетов с целью указания адреса, состоящего более чем из 10 бит. EA устанавливается в конце каждого октета заголовка; если он имеет значение «1», то это означает, что данный октет в заголовке последний.

FECN    Forward Explicit Congestion Notification — извещение о перегрузке канала в прямом направлении.

BECN   Backward Explicit Congestion Notification — извещение о перегрузке канала в обратном направлении.

DE Discard Eligibility Indicator — индикатор разрешения сброса кадра при перегрузке канала. Выставляется в «1» для данных, подлежащих передаче в негарантированной полосе (EIR) и указывает на то, что данный кадр может быть уничтожен в первую очередь.

FCS (Frame Check Sequence) — содержит 16-ти разрядную контрольную сумму всех полей кадра Frame Relay за исключением поля "флаг".

Поле данных имеет минимальную длину в 1 октет, максимальную по стандарту Frame Relay Forum — 1600 октетов, однако в реализациях некоторых производителей FR-оборудования допускается превышение максимального размера (до 4096 октетов).