幀中繼詳解及配置
幀中繼介紹
1.什麼是幀中繼
幀中繼（Frame-relay,FR）是面向連接的第二層協議，它和X.25類似。X.25有三層構成：physical、Data-Link,Packet對應於OSI的下三層，X.25是有糾錯機制，可靠性高，但帶寬有限。Frame-relay比X.25有效，是X.25的替代者,幀中繼僅完成OSI物理層和鏈路層核心層的功能，將流量控制、糾錯等留給智能終端去完成，大大簡化了節點機之間的協議；幀中繼在用戶設備（DTE）和網絡設備（幀中繼交換機）之間提供一個數據包交換數據的通信接口，幀中繼是典型的包交換技術。同樣帶寬的Frame-relay通信費用比專線要低，幀中繼允許用戶設備在幀中繼交換網絡比較空閒的時候以高於ISP所承諾的速率進行傳輸同時，幀中繼採用虛電路技術，能充分利用網絡資源，因而幀中繼具有吞吐量高、時延低、適合突發性業務等特點。
2.幀中繼的合理性
隨着網絡的發展，用戶經常需要租用線路把分散在各地的用戶設備連接起來。
假設要把4個不同城市的公司分支連接，如採用DDN專線點到點連接，則一共需6條物理線路，每臺設備上要拉3對物理線路，同時每個路由器需有3個串口連接。如要實現全互聯的點數爲n，則專線數量爲nx(n-1)/2
這樣會帶來3個問題：
(1)當網絡迅速發展時，專線數量會急劇膨脹，物理線路鋪設費用會大大增加。
(2)路由器串行接口數量也會增加。
(3)擴展性能差，需增加新的連接時，要增加新的硬件設備和線路。
幀中繼的出現解決以上的問題，網絡中的每個節點只通過一條線路連接到幀中繼雲上，線路的代價大大減低，每個路由器也只需要一個串行接口了。ISP只需要配置他們的幀中繼交換機，在兩個用戶設備之間增加一條PVC接口，無須更改硬件設備。
3.幀中繼幀格式
幀中繼是一種廣域網數據包交換協議，它運行在OSI的物理層和數據鏈路去上。包交換是一種WAN交換方法，使網絡設備共享一條鏈路將數據包發向目的設備。幀中繼幀格式。
Flag:標誌幀的開始或結束，01111110 (7E)
幀中繼頭部：包含地址位和各種控制位
數據：用戶的數據
FCS:幀校驗位
4.幀中繼術語
（1）DTE/DCE
幀中繼建立連接時是非對等的，在用戶端一般是數據終端設備（DTE），而提供幀中繼網絡服務的設備是數據電路終接設備（DCE）。一般DCE端由幀中繼運營商提供。在用戶側，某種測試環境中，也可以組建幀中繼的DTE和DCE對連，或者組建幀中繼交換的方案來搭建幀中繼的對連。
（2）DLCI
DTE和幀中繼交換機之間標識PVC的數值。幀中繼協議是一種統計方式的多路複用服務，它允許在同一物理連接共存有很多個邏輯連接（通常也叫做信道），這就是說，它在單一物理傳輸線路上能夠提供多條虛電路。每條虛電路是用DLCI（Data Link Connection Identifer）來標識的，DLCI只具有本地的意義，也就是在DTE-DCE之間有效，不具有端到端的DTE-DTE之間的有效性，即在幀中繼網絡中，不同的物理端口上相同的DLCI並不表示是同一個虛連接。幀中繼網絡用戶端口上最多可支持1024條虛電路，其中用戶可用的DLCI範圍是16~991。由於幀中繼虛電路是面向連接的，本地不同的DLCI連接到不同的對端設備，因此，可以認爲DLCI就是DCE提供的“幀中繼地址”。
（3）靜態地址映射
幀中繼的地址映射是把對端設備的IP地址與本地的DLCI相關聯，以使得網絡層協議使用對端設備的IP地址能夠尋址到對端設備。 幀中繼主要用來承載IP，在發送IP報文時，根據路由表只知道報文的下一跳IP地址。發送前必須由下一跳IP地址確定它對應的DLCI。這個過程通過查找幀中繼地址映射表來完成， 因爲地址映射表中存放的是下一跳IP地址和下一跳的DLCI 的映射關係。地址映射表的每一項可以由手工配置。
（4）反轉ARP
使用反轉ARP可以使幀中繼動態地學習到網絡協議的IP地址，利用反轉ARP的請求報文請求下一跳的協議地址，並在反轉ARP的響應報文中獲取IP地址放入DCLI和IP地址的映射表中，默認值情況，路由器支持反轉ARP來協商DLCI和IP地址。動態地址映射專用於多點幀中繼配置。在點到點配置中，只有一個單一目的地，所以不需要發現地址，當PVC遠端設備不支持反轉ARP協議時，禁止該協議或者該DLCI的反轉ARP。
（5）永久虛電路（PVC）和交換虛電路（SVC）
根據建立虛電路的不同方式，可以將虛電路分爲兩種類型：永久虛電路（PVC）和交換虛電路（SVC）。手動設置產生的虛電路叫永久虛電路，通過某協議協商產生的虛電路叫交換虛電路，這種虛電路不需人工干預自動創建和刪除。目前在幀中繼中使用最多的方式是永久虛電路方式，即手工配置虛電路方式。
（6）本地管理接口
在永久虛電路方式下，需要檢測虛電路是否可用。本地管理接口（LMI）協議就是用來檢測虛電路是否可用。在系列路由器中實現了三種本地管理信息協議：ITU-T Q.933附錄A、ANSI T1.617附錄D和CISCO格式。它們的基本工作方式都是：DTE設備每隔一定時間發送一個全狀態請求Status Enquiry報文去查詢虛電路的狀態，DCE設備收到全狀態請求Status Enquiry報文後，立即用Status報文通知DTE當前端口上所有虛電路的狀態。
（7）CIR
幀中繼主要用於傳遞數據業務，傳遞數據時不帶確認機制，沒有糾錯功能。但提供一套合理的帶寬管理和防止阻塞的機制，用戶有效地利用預先約定的帶寬，即承諾的信息速率（CIR），並且還允許用戶的突發數據佔用未預定的帶寬。
（8）其他
CB:突發速率
EB:超量突發速率
FECN:前向顯示擁塞通知
BECN:後向顯示擁塞通知
5.LMI
幀中繼提供了一個幀中繼交換機和DTE（路由器）之間的簡單信令，LMI目的：
（1)確定路由器知道PVC操作狀態。
（2)發送keepalive 包，以保證PVC處於激活狀態。
（3)通知路由器哪些PVC可使用
LMI有三種類型:
ANSI
Q9331
CISCO
6. 幀中繼映射
當路由器要通過幀中繼網絡把IP數據包發到下一跳路由器時，它必須知道下一跳路由器的IP和DLCI的映射，沒有該映射將無法進行數據幀的封裝，通信將失敗。有兩種方法，一種是靜態映射，另一種是動態映射。
(1)靜態映射（靜態地址映射反映遠端設備的IP地址和本地DLCI的對應關係）
Frame-relay map ip next-hop-add dlci {broadcast}
參數broadcast表示允許在幀中繼線路上傳送路由廣播或組播信息，當網絡協議需要使用廣播功能時，使用Broadcast，當使用OSPF或者EIGRP路由協議時，使用broadcast尤爲重要。在對端設備不支持反轉ARP（動態地址映射）協議時，本地端必須配置靜態地址映射才能通信，設置靜態映射之後，反轉ARP自動失效。
(2)動態映射
IARP (Inverse ARP)允許路由器自動建立幀中繼映射,動態地址映射對於網絡協議默認值都爲啓用狀態。由於反轉ARP默認值爲啓用狀態，因此，不需要爲動態尋址而專門指定它，除非反轉ARP被禁止。
no frame-relay inverse-arp dlci
(3).幀中繼的配置
幀中繼交換機配置:
①開啓幀中繼交換功能(幀中繼端口類型默認爲DTE，DCE只有在作爲幀中繼交換機或模擬幀中繼局方設備時
才使用，如封裝成DCE，先要全局配置router(config)#frame – Relay switching)
router(config)#frame – Relay switching
②配置接口封裝
router(config)#int 3
router(config -if)#encapsulation frame –Relay cisco/ietf
router(config -if)#clock rate ……..
router(config -if)#no shut
router(config -if)#frame –Relay intf –type dce
③配置LMI類型（可選）
router(config - if)#frame –Relay lmi –type cisco
④配置幀中繼交換路由（設定幀中繼交換，指定兩個同步口之間的DLCI交換。將本地地端口上DCE上的DLCI設定爲in-dlci，而另外一個同步端口serial number上的DCE的DLCI設定爲out-dlci。）
router(config -if)#frame –Relay route in–DLCI interface serial number outbound out–DLCI
驗證幀中繼交換機配置
router# sh frame – Relay route //顯示配置幀中繼交換表………
router#sh frame pvc //顯示幀中繼交換機PVC狀態
router#sh frame lmi //顯示幀中繼交換接口lmi類型
用戶端CPE端基本配置:
①選擇幀中繼封狀、
router(config -if)#encapsulation frame –Relay .....（爲了和主流設備兼容，系統默認值封裝的幀中繼的格式是Cisco封裝，如果沒有特殊的使用場合，請配置ietf類型，即使用encapsulation frame-relay ietf命令。）
②指定LMI類型
router(config - if)#frame –Relay lmi –type {ansi |cisco|933a}
③接口配置網絡層
router(config - if)# ip add * * * * mask
④配置幀中繼映射
router(config - if)#frame –Relay inverse –arp //默認逆向ARP開啓的
或router(config - if)#frame –Relay map ip next –hop –ad DLCI {broadcast
驗證CPE端配置
router# sh frame – Relay map //顯示幀中繼映射
router# sh frame – Relay pvc //顯示幀中繼pvc狀態
router# sh frame – Relay lmi //顯示幀中繼lmi類型
router# sh frame – Relay route //顯示幀中繼交換信息
router# sh frame – Relay traffic //顯示幀中繼流量信息
router#sh int
router#ping 對端IP
(4)幀中繼子接口配置
默認值情況下，DLCI全部分配給物理端口，需要將DLCI明確分配給該物理端口的一個指定的虛擬子端口。一個物理端口可以有多個子端口，雖然子端口是邏輯結構，並不實際存在，但對於網絡層而言，子端口和主端口沒有區別，都可通過配置PVC與遠端設備相連。
幀中繼的子端口又可分爲兩種類型，即點到點（point-to-point）子端口和點到多點（multipoint）子端口。點到點子端口用於點到點連接，一般一個幀中繼點到點子端口分配一個PVC，這種子端口與連接DDN線路的物理端口屬性類似；點到多點子端口用於連接同一個網段的多個（一般兩個以上）用戶端設備。
對於點到點的子端口因爲只有一個遠程DTE的設備，不用配置靜態地址映射，利用反轉ARP就可知道對方IP地址對應的DLCI，對於點到多點的子端口，可通過運行反轉ARP協議動態學習或通過手動靜態配置，來使每條PVC 都能和其相連的遠程DTE建立地址映射關
router(config)#interface serial number
router(config -if)#encapsulation frame –Relay [ietf | cisco]
router(config)#interface serial number.subinterface-number [multipoint | point-to-point]
配置子端口的DLCI，如果使用反轉ARP，那麼，必須配置幀中繼子端口的DLCI；如果使用靜態映射，那麼，可以忽略此步驟。
router(config-subinterface)#frame-relay interface-dlci dlci
建立幀中繼子端口地址映射,對於點到點子端口，因爲只有唯一的對端DTE，所以，在給子端口配置虛電路的DLCI時，實際已經隱含地確定了對端的網絡地址。對點到多點子端口，對端網絡地址與本地DLCI 的映射關係，必須通過配置靜態地址映射或者通過反轉ARP來確定。
轉載自http://hi.baidu.com/coffeesuker/item/d73ae05b4cc77e0fe6c4a588