帧中继详解及配置
帧中继介绍
1.什么是帧中继
帧中继（Frame-relay,FR）是面向连接的第二层协议，它和X.25类似。X.25有三层构成：physical、Data-Link,Packet对应于OSI的下三层，X.25是有纠错机制，可靠性高，但带宽有限。Frame-relay比X.25有效，是X.25的替代者,帧中继仅完成OSI物理层和链路层核心层的功能，将流量控制、纠错等留给智能终端去完成，大大简化了节点机之间的协议；帧中继在用户设备（DTE）和网络设备（帧中继交换机）之间提供一个数据包交换数据的通信接口，帧中继是典型的包交换技术。同样带宽的Frame-relay通信费用比专线要低，帧中继允许用户设备在帧中继交换网络比较空闲的时候以高于ISP所承诺的速率进行传输同时，帧中继采用虚电路技术，能充分利用网络资源，因而帧中继具有吞吐量高、时延低、适合突发性业务等特点。
2.帧中继的合理性
随着网络的发展，用户经常需要租用线路把分散在各地的用户设备连接起来。
假设要把4个不同城市的公司分支连接，如采用DDN专线点到点连接，则一共需6条物理线路，每台设备上要拉3对物理线路，同时每个路由器需有3个串口连接。如要实现全互联的点数为n，则专线数量为nx(n-1)/2
这样会带来3个问题：
(1)当网络迅速发展时，专线数量会急剧膨胀，物理线路铺设费用会大大增加。
(2)路由器串行接口数量也会增加。
(3)扩展性能差，需增加新的连接时，要增加新的硬件设备和线路。
帧中继的出现解决以上的问题，网络中的每个节点只通过一条线路连接到帧中继云上，线路的代价大大减低，每个路由器也只需要一个串行接口了。ISP只需要配置他们的帧中继交换机，在两个用户设备之间增加一条PVC接口，无须更改硬件设备。
3.帧中继帧格式
帧中继是一种广域网数据包交换协议，它运行在OSI的物理层和数据链路去上。包交换是一种WAN交换方法，使网络设备共享一条链路将数据包发向目的设备。帧中继帧格式。
Flag:标志帧的开始或结束，01111110 (7E)
帧中继头部：包含地址位和各种控制位
数据：用户的数据
FCS:帧校验位
4.帧中继术语
（1）DTE/DCE
帧中继建立连接时是非对等的，在用户端一般是数据终端设备（DTE），而提供帧中继网络服务的设备是数据电路终接设备（DCE）。一般DCE端由帧中继运营商提供。在用户侧，某种测试环境中，也可以组建帧中继的DTE和DCE对连，或者组建帧中继交换的方案来搭建帧中继的对连。
（2）DLCI
DTE和帧中继交换机之间标识PVC的数值。帧中继协议是一种统计方式的多路复用服务，它允许在同一物理连接共存有很多个逻辑连接（通常也叫做信道），这就是说，它在单一物理传输线路上能够提供多条虚电路。每条虚电路是用DLCI（Data Link Connection Identifer）来标识的，DLCI只具有本地的意义，也就是在DTE-DCE之间有效，不具有端到端的DTE-DTE之间的有效性，即在帧中继网络中，不同的物理端口上相同的DLCI并不表示是同一个虚连接。帧中继网络用户端口上最多可支持1024条虚电路，其中用户可用的DLCI范围是16~991。由于帧中继虚电路是面向连接的，本地不同的DLCI连接到不同的对端设备，因此，可以认为DLCI就是DCE提供的“帧中继地址”。
（3）静态地址映射
帧中继的地址映射是把对端设备的IP地址与本地的DLCI相关联，以使得网络层协议使用对端设备的IP地址能够寻址到对端设备。 帧中继主要用来承载IP，在发送IP报文时，根据路由表只知道报文的下一跳IP地址。发送前必须由下一跳IP地址确定它对应的DLCI。这个过程通过查找帧中继地址映射表来完成， 因为地址映射表中存放的是下一跳IP地址和下一跳的DLCI 的映射关系。地址映射表的每一项可以由手工配置。
（4）反转ARP
使用反转ARP可以使帧中继动态地学习到网络协议的IP地址，利用反转ARP的请求报文请求下一跳的协议地址，并在反转ARP的响应报文中获取IP地址放入DCLI和IP地址的映射表中，默认值情况，路由器支持反转ARP来协商DLCI和IP地址。动态地址映射专用于多点帧中继配置。在点到点配置中，只有一个单一目的地，所以不需要发现地址，当PVC远端设备不支持反转ARP协议时，禁止该协议或者该DLCI的反转ARP。
（5）永久虚电路（PVC）和交换虚电路（SVC）
根据建立虚电路的不同方式，可以将虚电路分为两种类型：永久虚电路（PVC）和交换虚电路（SVC）。手动设置产生的虚电路叫永久虚电路，通过某协议协商产生的虚电路叫交换虚电路，这种虚电路不需人工干预自动创建和删除。目前在帧中继中使用最多的方式是永久虚电路方式，即手工配置虚电路方式。
（6）本地管理接口
在永久虚电路方式下，需要检测虚电路是否可用。本地管理接口（LMI）协议就是用来检测虚电路是否可用。在系列路由器中实现了三种本地管理信息协议：ITU-T Q.933附录A、ANSI T1.617附录D和CISCO格式。它们的基本工作方式都是：DTE设备每隔一定时间发送一个全状态请求Status Enquiry报文去查询虚电路的状态，DCE设备收到全状态请求Status Enquiry报文后，立即用Status报文通知DTE当前端口上所有虚电路的状态。
（7）CIR
帧中继主要用于传递数据业务，传递数据时不带确认机制，没有纠错功能。但提供一套合理的带宽管理和防止阻塞的机制，用户有效地利用预先约定的带宽，即承诺的信息速率（CIR），并且还允许用户的突发数据占用未预定的带宽。
（8）其他
CB:突发速率
EB:超量突发速率
FECN:前向显示拥塞通知
BECN:后向显示拥塞通知
5.LMI
帧中继提供了一个帧中继交换机和DTE（路由器）之间的简单信令，LMI目的：
（1)确定路由器知道PVC操作状态。
（2)发送keepalive 包，以保证PVC处于激活状态。
（3)通知路由器哪些PVC可使用
LMI有三种类型:
ANSI
Q9331
CISCO
6. 帧中继映射
当路由器要通过帧中继网络把IP数据包发到下一跳路由器时，它必须知道下一跳路由器的IP和DLCI的映射，没有该映射将无法进行数据帧的封装，通信将失败。有两种方法，一种是静态映射，另一种是动态映射。
(1)静态映射（静态地址映射反映远端设备的IP地址和本地DLCI的对应关系）
Frame-relay map ip next-hop-add dlci {broadcast}
参数broadcast表示允许在帧中继线路上传送路由广播或组播信息，当网络协议需要使用广播功能时，使用Broadcast，当使用OSPF或者EIGRP路由协议时，使用broadcast尤为重要。在对端设备不支持反转ARP（动态地址映射）协议时，本地端必须配置静态地址映射才能通信，设置静态映射之后，反转ARP自动失效。
(2)动态映射
IARP (Inverse ARP)允许路由器自动建立帧中继映射,动态地址映射对于网络协议默认值都为启用状态。由于反转ARP默认值为启用状态，因此，不需要为动态寻址而专门指定它，除非反转ARP被禁止。
no frame-relay inverse-arp dlci
(3).帧中继的配置
帧中继交换机配置:
①开启帧中继交换功能(帧中继端口类型默认为DTE，DCE只有在作为帧中继交换机或模拟帧中继局方设备时
才使用，如封装成DCE，先要全局配置router(config)#frame – Relay switching)
router(config)#frame – Relay switching
②配置接口封装
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类型（可选）
router(config - if)#frame –Relay lmi –type cisco
④配置帧中继交换路由（设定帧中继交换，指定两个同步口之间的DLCI交换。将本地地端口上DCE上的DLCI设定为in-dlci，而另外一个同步端口serial number上的DCE的DLCI设定为out-dlci。）
router(config -if)#frame –Relay route in–DLCI interface serial number outbound out–DLCI
验证帧中继交换机配置
router# sh frame – Relay route //显示配置帧中继交换表………
router#sh frame pvc //显示帧中继交换机PVC状态
router#sh frame lmi //显示帧中继交换接口lmi类型
用户端CPE端基本配置:
①选择帧中继封状、
router(config -if)#encapsulation frame –Relay .....（为了和主流设备兼容，系统默认值封装的帧中继的格式是Cisco封装，如果没有特殊的使用场合，请配置ietf类型，即使用encapsulation frame-relay ietf命令。）
②指定LMI类型
router(config - if)#frame –Relay lmi –type {ansi |cisco|933a}
③接口配置网络层
router(config - if)# ip add * * * * mask
④配置帧中继映射
router(config - if)#frame –Relay inverse –arp //默认逆向ARP开启的
或router(config - if)#frame –Relay map ip next –hop –ad DLCI {broadcast
验证CPE端配置
router# sh frame – Relay map //显示帧中继映射
router# sh frame – Relay pvc //显示帧中继pvc状态
router# sh frame – Relay lmi //显示帧中继lmi类型
router# sh frame – Relay route //显示帧中继交换信息
router# sh frame – Relay traffic //显示帧中继流量信息
router#sh int
router#ping 对端IP
(4)帧中继子接口配置
默认值情况下，DLCI全部分配给物理端口，需要将DLCI明确分配给该物理端口的一个指定的虚拟子端口。一个物理端口可以有多个子端口，虽然子端口是逻辑结构，并不实际存在，但对于网络层而言，子端口和主端口没有区别，都可通过配置PVC与远端设备相连。
帧中继的子端口又可分为两种类型，即点到点（point-to-point）子端口和点到多点（multipoint）子端口。点到点子端口用于点到点连接，一般一个帧中继点到点子端口分配一个PVC，这种子端口与连接DDN线路的物理端口属性类似；点到多点子端口用于连接同一个网段的多个（一般两个以上）用户端设备。
对于点到点的子端口因为只有一个远程DTE的设备，不用配置静态地址映射，利用反转ARP就可知道对方IP地址对应的DLCI，对于点到多点的子端口，可通过运行反转ARP协议动态学习或通过手动静态配置，来使每条PVC 都能和其相连的远程DTE建立地址映射关
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，如果使用反转ARP，那么，必须配置帧中继子端口的DLCI；如果使用静态映射，那么，可以忽略此步骤。
router(config-subinterface)#frame-relay interface-dlci dlci
建立帧中继子端口地址映射,对于点到点子端口，因为只有唯一的对端DTE，所以，在给子端口配置虚电路的DLCI时，实际已经隐含地确定了对端的网络地址。对点到多点子端口，对端网络地址与本地DLCI 的映射关系，必须通过配置静态地址映射或者通过反转ARP来确定。
转载自http://hi.baidu.com/coffeesuker/item/d73ae05b4cc77e0fe6c4a588