Лекція 9 Протоколи нижнього рівня великих мереж

Технологія Frame Relay (FR) використовує для передачі даних техніку віртуальних з’єднань, аналогічну тій, що застосовується в мережах Х.25, однак стек протоколів Frame Relay передає кадри (при встановленому віртуальному з’єднанні) лише по протоколам фізичного та канального рівнів в той час, коли в мережах Х.25 після встановлення з’єднання дані користувача передаються протоколом 3-го (тобто мережного) рівня.

Крім того, протокол канального рівня LAP-F в мережах Frame Relay має два режими роботи: основний (CORE) та управляючий (CONTROL). В основному режимі, який здебільшого використовується в даний час в мережах FR, кадри передаються без перетворень та контролю, як і в комутаторах локальних мереж. За рахунок цього мережі Frame Relay мають досить високу швидкість, оскільки кадри в комутаторах не підлягають перетворенням, а мережа не передає квитанції підтвердження між сусідніми комутаторами на кожний прийнятий кадр, як це робиться в мережі Х.25.

При такій технології передачі зменшуються накладні витрати при передачі пакетів локальних мереж, оскільки вони вкладаються відразу в кадри канального рівня, а не в пакети.

Структура стека FR представлена на рис. 2.21 і добре відображає її зв’язок з технологією ISDN (Integrated Service Digital Networks), оскільки мережі Frame Relay багато чого використовують з технології ISDN, особливо в процедурі встановлення віртуального каналу.

Основу технології складає протокол LAP-F (CORE), який є спрощеною версією протоколу LAP-D (технології ISDN). Протокол LAP-F (стандарт Q.922 ITU-T) працює на будь-яких каналах мережі ISDN, а також на каналах типу T1/E1. Термінальний пристрій посилає в мережу кадри LAP-F в довільний момент часу, вважаючи, що віртуальний канал в мережі вже прокладено.

Протокол LAP-F (control) є необов’язковою надстройкою над протоколом LAP-F CORE, що виконує функції контролю доставки кадрів та керування протоколу LAP-F CONTROL. Мережа реалізує сервіс Frame Switching.

Управління (D) Signaling	Дані		Дані	Управління (D) Signaling
Q.931/Q.933	Протоколи верхніх рівнів (IP,SNA)			Q.931/Q.933
			LAP-F CONTROL
LAP-D				LAP-D
	LAP-F CORE		LAP-F CORE
Фізичний рівень I.430/431			Фізичний рівень I.430/431
Термінал			Мережа

Рис. 2.21. Стек протоколів Frame Relay

Для встановлення комутованих віртуальних з’єднань стандарт ITU-T надає канал D інтерфейсу користувача. На ньому працює протокол LAP-D, який використовується для надійної передачі кадрів в мережах ISDN.

Зверху цього протоколу працює протокол Q.931 або протокол Q.933 (що є спрощенням та модифікацією протоколу Q.931 ISDN), який встановлює віртуальне з’єднання на основі адрес кінцевих користувачів, а також номера віртуального з’єднання, яке в технології Frame Relay називається Data Link Connection Identifier – DLCI.

Після встановлення комутованого віртуального каналу в мережі FR кадри можуть передаватися за протоколом LAP-F, який комутує їх за допомогою таблиць комутації портів, в яких використовуються локальні значення DLCI. Оскільки протокол LAP-F CORE виконує не всі функції канального рівня в порівнянні з протоколом LAP-D, в схемі на рис.2.21 згідно з рекомендацією ITU-T протокол LAP-F зображеній на пів-рівня нижче, ніж протокол LAP-D.

Оскільки технологія FR закінчується на канальному рівні, вона добре узгоджується з ідеєю інкапсуляції пакетів єдиного мережного протоколу (наприклад IP) в кадри канального рівня будь-яких мереж, що утворюють Інтернет. Процедури взаємодії протоколів мережного рівня з технологією Frame Relay (FR) стандартизовано, наприклад, в специфікації RFC1490, яка визначає методи інкапсуляції в кадри FR трафіка мережних протоколів та протоколів локальних мереж.

Другою особливістю технології FR є відмова від корекції виявлених в кадрах помилок. Протокол Frame Relay має на увазі, що кінцеві вузли будуть знаходити та коректувати помилки в прийнятих кадрах на транспортному та вищих рівнях. В цьому відношенні технологія FR близька до технології локальних мереж таких, як Ethernet, Token Ring та FDDI, які лише відкидають спотворені кадри і не займаються їх повторною передачею. Структура кадру LAP-F наведена на рис. 2.22.

Флаг		Адреса			Дані (до 4056 Б)				ППК	Флаг
8	7	6	5	4		3	2	1
DLCI							C/R	E/A0
DLCI				FECN		BECN	DE	E/A1

Рис. 2.22. Формат кадру LAP-F

Поле номера віртуального з’єднання (Data Link Connection Identifier, DLCI) складається з 10 біт, що дозволяє організувати до 1024 віртуальних з’єднань. Поле DLCI може займати і більшу кількість розрядів, цим керують поля ознак EA0 та EA1 (EA – Extended Address – розширена адреса). Якщо біт в цьому полі встановлено в нуль, то ознака називається EA0, і вона означає, що в наступному байті мається продовження адреси, а якщо біт ознаки встановлено в 1, то поле називається EA1, і це означає кінець поля адреси.

Десятирозрядний формат поля DLCI являється основним, але при використанні трьох байтів для адресації поле DLCI має довжину 16 біт, а при використанні чотирьох байт – 23 біт.

Стандарти FR (ANSI, BITU-T) розподіляють адреси DLCI між користувачами та мережею таким чином:

0 – використовується для віртуального каналу локального керування;

1 ÷ 15 – зарезервовано для наступних використань;

16 ÷ 991 – використовуються абонентами для нумерації PVC та SVC;

992 ÷ 1007 – використовуються мережною транспортною службою для з’єднань всередині мережі;

1008 ÷ 1022 – зарезервовано;

1023 – використовується для керування канальним рівнем.

Отже, в будь-якому інтерфейсі Frame Relay для кінцевих пристроїв відводиться 976 адрес DLCI.

Поле даних може мати розмір до 4056 байт.

Поле C/R має звичний зміст для протоколів із родини HDLC – це ознака “команда/відповідь”.

Поля DE, FECN і BECN – використовуються протоколом для керування трафіком і підтримання заданої якості обслуговування у віртуальному каналі.

Біт FECB (Forward Explicit Congestion Bit) сповіщає про перевантаження в каналі приймальний пристрій. На підставі значення цього біта приймальна сторона повинна за допомогою протоколу більш високого рівня (TCP/IP, IPX і т.п.) повідомити передавальну сторону, що вона повинна знизити швидкість передачі пакетів в мережі. Біт BECN (Back Explicit Congestion Bit) сповіщає передаючу сторону про перевантаження в мережі, і означає про негайне зниження швидкість передачі. Біт BECN звичайно обробляється на рівні пристроїв доступу до мережі FR – маршрутизаторів, комутаторів, мультиплексорів.