Bài 1:
Frame relay
Frame relay vẫn là công nghệ WAN được triển khai nhiều nhất có dùng router.
Đã có một sự chuyển đổi dần dần từ FR sang các công nghệ như VPN dựa trên
nền IP và MPLS-VPN. Tuy nhiên Frame relay sẽ vẫn đóng một vai trò lớn
trong các mạng doanh nghiệp trong một tương lai trước mắt.
Chuẩn FR được phát triển bởi nhiều nhóm nghiên cứu. Ban đầu, Cisco và các
công ty khác (còn được gọi là gang of four) phát triển một chuẩn giúp cho tính
tương thích của FR và phát triển sản phẩm. Sau đó một diễn đàn về Frame
relay Framerelay Forum được thành lập nhằm phát triển FR. IETF hiện định
nghĩa vài RFC liên quan đến việc dùng FR như là giao thức lớp 2 trong mạng
IP.
Tài liệu Cisco IOS thường mô tả các chuẩn của FR thông qua các thoả hiệp
hiện thực FRF, ví dụ FRF.12 liên quan đến đặc tả cho tiến trình phân mảnh.
Cuối cùng, ANSI và ITU xây dựng trên các chuẩn này để chuẩn hóa FR theo
chuẩn quốc gia của Mỹ và quốc tế.
Các mạch ảo của Frame Relay:
Công nghệ Frame Relay thường chuyển các frame từ nguồn đến đích trên
những đường dẫn kết nối ảo. Các đường đi ảo này có thể là các mạch ảo
thường trực (permanent virtual circuits - PVCs) hoặc các mạch ảo chuyển mạch
(switched virtual circuits - SVCs).
Một PVC thường được thiết lập bởi các nhà cung cấp dịch vụ khi họ lập trình
các tổng đài Frame Relay Switch. Tùy thuộc vào thoả thuận với nhà cung cấp,
một khách hàng hoặc một PVC của người dùng có thể được cấu hình để mang
lưu lượng đến một tốc độ nào đó được gọi là tốc độ thông tin cam kết
(committed information rate - CIR).
CIR là tốc độ truyền mà mạng Frame Relay hoặc nhà cung cấp đồng ý truyền
trong tình trạng bình thường, đây cũng là tốc độ trung bình trong một khoảng
thời gian nào đó. Đơn vị của CIR là bits trên giây.
Mỗi kết nối PVC ở cuối mỗi thiết bị đầu cuối được xác định bằng một địa chỉ
có chiều dài 10 bit trong phần header đầu của frame, còn được gọi là DLCI.
DLCI thường được dùng để ánh xạ đến địa chỉ lớp mạng của đích đến, tức địa
chỉ của router ở đầu xa của mạch PVC. Sau đó dữ liệu cần được truyền trên hạ
tầng Frame relay sẽ được đóng gói trong các header này.
Mỗi header trong Frame Relay được chèn vào giá trị DLCI tương ứng đến địa
chỉ lớp mạng của đích đến. Các frame sau đó sẽ được gửi đến tổng đài với giá
trị DLCI ban đầu. Các frame này tiếp tục được trung chuyển về phía mạng đích
thông qua các tổng đài của các nhà cung cấp dịch vụ FR. Các tổng đài FR có
thể thay đổi giá trị DLCI sang các PVC khác trên đường đi về đích. Kết quả là,
giá trị DLCI của một frame không nhất thiết phải là giống như giá trị ban đầu
khi frame đi vào mạng Frame Relay. Vì vậy, giá trị DLCI chỉ có ý nghĩa cục
bộ. Ngoài ra, cả hai đầu của PVC có thể dùng cùng giá trị DLCI, ví dụ DLCI
200. Tuy nhiên, ở cuối một kết nối, một DLCI không thể tượng trưng cho nhiều
hơn một PVC.
Thông số nhận dạng kết nối lớp datalink DLCI :
Để kết nối hai thuê bao Frame Relay DTE, nhà cung cấp dịch vụ FR sẽ dùng
một mạch ảo giữa hai router đầu cuối. Một router có thể gửi ra một frame
Frame Relay, trong đó có một trường có chiều dài 10-bit để nhận dạng từng
VC, gọi là Data Link Connection Identifier (DLCI).
Các tổng đài trung gian FR chuyển các frame dựa trên thông tin trên giá trị
DLCI của frame, cho đến khi frame thực sự thoát ra khỏi tổng đài để đến router
trên đầu kia của kết nối. Các giá trị FR DLCI chỉ có ý nghĩa cục bộ, nghĩa là
một giá trị DLCI nào đó chỉ có ý nghĩa trên một kết nối đơn. Kết quả là giá trị
DLCI của một frame có thể thay đổi khi frame đi qua một mạng. Năm bước
dưới đây hiển thị các giá trị DLCI cục bộ cho một mạch ảo trong hình vẽ.
Router A gửi ra một frame với giá trị DLCI 41.
Tổng đài FR xác định frame là một phần của mạch VC kết nối router A đến
routerB.
Tổng đài FR thay thế trường DLCI của frame bằng giá trị 40.
Trong thực tế, một vài nhà cung cấp dịch vụ dùng địa chỉ DLCI toàn cục.
Qui ước DLCI truyền thống cho phép ta suy nghĩ router có một địa chỉ đơn
duy nhất, cũng tương tự như vai trò của địa chỉ MAC. Tuy nhiên các địa chỉ
vẫn là cục bộ và một giá trị DLCI của một mạch ảo VC vẫn có thể bị thay
đổi giá trị khi nó đi qua một hệ thống mạng. Ví dụ, cho cùng một VC từ
routerA đến RouterB, chỉ ra routerA có DLCI là 40 và routerB có DLCI là
41.
Ý tưởng của địa chỉ toàn cục thì cũng giống như trong LAN. Ví dụ, khi
router A gửi một frame đến Router B, router A sẽ gửi frame đến địa chỉ
toàn cục của router B (41). Tương tự, routerB sẽ gửi một frame đến địa chỉ
toàn cục của router A (40).
Các thông điệp quản lý trạng thái cổng nội bộ (Local Management
Interface – LMI)
Các thông điệp LMI trong FrameRelay giúp ta quản lý trạng thái đường
truyền giữa router thuê bao và tổng đài FR. Một router thuê bao dịch vụ FR
có thể gửi các thông điệp truy vấn về trạng thái đến tổng đài và tổng đài sẽ
trả lời bằng thông điệp trạng thái LMI Status để thông báo cho router về giá
trị DLCI của mạch ảo VC cũng như là trạng thái của từng mạch VC này.
Ở chế độ mặc định, thông điệp LMI được gửi mỗi 10 giây. Cứ mỗi thông
điệp thứ sáu sẽ mang đầy đủ thông tin về trạng thái, trong đó bao gồm thông
tin đầy đủ hơn về từng VC.
Các thông điệp truy vấn LMI Status enquiry (từ router) và Status (từ tổng
đài) cũng hoạt động như cơ chế keepalive. Một router sẽ xem các cổng của
nó là bị hỏng nếu router không thể nhận thông điệp từ tổng đài trong ba chu
kỳ (mỗi chu kỳ là 10 giây). Kết quả là, cơ chế LMI trong Frame Relay thực
sự được cho phép hoặc không được cho phép bằng cách dùng lệnh
keepalive/no keepalive trên cổng Frame Relay của router. Nói cách khác,
lệnh no keepalive sẽ tắt các thông điệp LMI.
Có ba loại thông điệp LMI tồn tại, chủ yếu là do có nhiều nhà cung cấp thiết
bị và các chuẩn khác nhau để phát triển FR. Kiểu được định nghĩa sớm
nhất, được gọi là Cisco LMI thì hơi khác với các kiểu ANSI và ITU được
định nghĩa sau đó. Sự khác nhau ở điểm:
Cisco LMI cho dùng các giá trị DLCI được phép, tức dãy số DLCI cho
phép.
Các giá trị DLCI được dùng để gửi thông điệp LMI.
Nói một cách thực tế, các vấn đề này ít quan trọng. Mặc định router sẽ tự
động dò tìm loại LMI. Nếu cần thiết, lệnh frame-relay lmi-type có thể được
dùng để chỉ ra kiểu LMI được dùng trên đường truyền Frame Relay.
Bảng dưới đây liệt kê ba kiểu LMI, từ khóa type cùng với vài điểm so sánh
liên quan đến LMI và các giá trị DLCI cho phép. Ví dụ kiểu LMI của Cisco
cho phép dùng các giá trị DLCI từ 16 cho đến 1007. Kiểu LMI của ANSI
cho phép dùng DLCI từ 16 đến 991. Giá trị DLCI được dùng để bởi chính
LMI để truyền và nhận các thông điệp cũng khác nhau. Cisco LMI dùng
DLCI 1023, còn ANSI LMI dùng DLCI 0.
Frame Relay Headers và quá trình đóng gói FR
Router tạo ra các frame bằng cách dùng các header liên tiếp khác nhau. Header
đầu tiên là ITU Link Access Procedure for Frame-Mode Bearer Services
(LAPF). Header LAPF bao gồm tất cả các trường được dùng bởi tổng đài FR
để phân phối các frame trên đám mây FR, các trường này bao gồm DLCI, DE,
BECN và FECN.
Các trường theo sau phần LAPF sẽ chứa các thông tin quan trọng cho các
router thuê bao trên đầu cuối của VC. Đối với đoạn header đóng gói, có hai tùy
chọn tồn tại:
Các loại header do Cisco định nghĩa ban đầu.
Header được định nghĩa bởi IETF trong RFC 2427 (trước đây là RFC 1490).
Nếu ta dùng Cisco router ở cuối mỗi VC, tuỳ chọn cisco là phù hợp và làm việc
tốt. Trong khi, tùy chọn ietf là cần thiết trong trường hợp dùng nhiều sản phẩm
của các hãng khác nhau. Cả hai header đều có một trường có tên là protocol để
hỗ trợ nhiều giao thức lớp 3 trên một VC. Trường được dùng nhiều nhất là
trường xác định giao thức lớp mạng Network Layer Protocol ID, được mô tả
trong RFC2427. Hình dưới đây mô tả cấu trúc của header và trailer.
Mỗi VC mặc định đều dùng header của Cisco trừ phi được cấu hình để dùng
header kiểu IETF. Có ba phương thức được dùng để cấu hình một VC dùng
kiểu header IETF:
Dùng lệnh encapsulation frame-relay ietf. Lệnh này sẽ thay đổi trạng thái
mặc định của cổng đó sang IETF thay vì dùng cisco.
Dùng lệnh frame-relay interface-dlci number ietf, bỏ qua trạng thái mặc định
cho VC này.
Dùng lệnh frame-relay map dlci….ietf. Lênh này cũng sẽ thay đổi trạng thái
mặc định của VC.
Ví dụ, trên một cổng có 10 VC, trong đó có bảy VC cần phải dùng kiểu đóng
gói IETF, cổng có thể chuyển sang IETF bằng lệnh encapsulation frame-relay
ietf. Sau đó, lệnh frame-relay interface-dlci number cisco có thể được dùng cho
ba VC cần chạy theo kiểu đóng gói Cisco.
Các tín hiệu báo nghẽn DE, BECN và FECN trong Frame Relay
Mạng FR, cũng giống như các mạng đa truy cập khác, có thể tạo ra nghẽn do
vấn đề tốc độ không đồng bộ. Ví dụ một mạng Frame Relay có 20 thuê bao với
các đường 256 kbps và một văn phòng chính có băng thông mức T1. Nếu cả 20
site gửi các frame liên tục về văn phòng chính ở cùng một thời điểm, ta sẽ có
khoảng 5Mbps dữ liệu cần đi ra khỏi đường T1 1.5Mbps, làm cho hàng đợi của
tổng đài FRSwitch tăng nhanh.
Tương tự, khi văn phòng chính cần gửi dữ liệu đến bất kỳ chi nhánh nào, router
sẽ gửi ở tốc độ T1. Điều này là nguyên nhân tiềm tàng gây nghẽn đầu ra, các
hàng đợi cũng có thể tăng nhanh chóng bên trong mạng FrameRelay.
Do đó, FR cung cấp hai phương thức để phản ứng với vấn đề nghẽn.
Adaptive Shaping, FECN và BECN
Ở chương 16, “shaping và policing” đã mô tả khái niệm định hình lưu lượng