4. frame relay

1Rseaux II

Prsent par Mme Labraoui N.

Master 1 Rseaux et systmes distribus

2010-2011

Universit Abou Bakr Belkaid

Facult des sciences

Dpartement dInformatique

Les rseaux Frame Relay

Introduction

le frame relay est une technologie qui permet de remplacerles liaisons loues (coteuses car ddies un seul client) parun "nuage" frame relay mutualis entre de nombreux clients.

Le fournisseur d'accs partant du principe qu'il y a peu dechances que tous ses clients aient besoin d'une bandepassante maximale simultanment propose ses clients uncontrat indiquant un Excess Information rate (ou burst), cest--dire le dbit maximum accept sur le rseau Frame Relay etun CIR (Committed Information Rate), cest--dire un dbitgaranti minimum.

2Les applications du Frame R elay

Interconnexion de rseaux locaux (70%)

applications clients serveurs

partages de ressources, messagerie,...

Interconnexion d'quipement IBM/SNA (20%)

support de trafic SNA

support de trafic "peertopeer

intgration SNA et rseaux locaux

Rseaux fdrateurs (10%)

Support de rseaux Intranet

intgration de rseaux multiprotocoles

support de rseaux dorsaux internationaux

Les applications du Frame R elay Le FR sert surtout router des protocoles des rseaux LAN ("Local Area

Network" - des rseaux petite superficie comme Ethernet, Token-Ring) surdes plus grandes surfaces. Par exemple, il pourra servir connecter deuxrseaux IPX qui sont distants gographiquement. linterne des rseaux, leprotocole utilis sera donc IPX mais FR servira pour vhiculer les donnesentre les rseaux.

3Les applications du Frame R elay Le FR sert aussi transporter du trafic asynchrone, du SNA (protocole rseau

invent par IBM) associ au rseau de type Token-Ring ou encore de la voix.Cest le X.25 allg qui permet de connecter plusieurs stations avec un lienultra rapide et petit prix.

Il consiste transporter une trame de bout en bout dans un rseau sans avoir remonter au niveau paquet dans les noeuds intermdiaires. Pour cela, il estncessaire que la trame possde une adresse ou une rfrence permettantde la relayer de noeud en noeud.

Protocole Frame Relay (FR) Les rseaux Frame Relay fournissent plus de

fonctionnalits et de bnfices que les connexionspoint--point

Les rseaux Frame Relay sont:

Des rseaux accs multiples comme les protocolesdes LAN

Plusieurs priphriques peuvent tre connects au rseau

Non-Broadcast Multi-Access networks (NBMA)

Il est impossible d'envoyer une trame plusieurspriphriques en une seule fois.

4Protocole Frame Relay (FR) Frame Relay a remplac le protocole X25 comme nouvelle technologie base

de commutation de paquets

Standardis en 1990, c'est un protocole de la couche 2 et ne fournit que de lavrification d'erreurs

Permet d'avoir un dbit compris entre 56kb/s et 2 Mb/s, voir plus

C'est un standard de communication commutation de paquets de l'ITU-T(International Telecommunications Union) et de l'ANSI (American NationalStandards Institute)

Comme les moyens de communication actuels sont de moins en moinsresponsable des erreurs sur les donnes Frame Relay n'introduit que trs peude contrle

Il ne possde pas ni fentrage, ni mcanisme de retransmission

Il peut tre utilis la fois dans un rseau public et dans un rseau priv

Diffrence entre X25 et FR

La principale diffrence entre les deux est que X25 effectue uncontrle de flux et une correction d'erreur chaque noeudtravers dans le rseau , frame relay dtecte les erreurs maisne les corrige pas et ne fait du contrle de flux que de bout enbout , et encore, trs sommairement .

en rsum:

X25 : rseau intelligent, mais moins performant et terminaux trs btes . FR: rseau trs bte mais plus performant et terminaux plus intelligents .

5Objectifs FR

Accroitre les dbits des rseaux X25 (56kbps-45Mbps)

Interconnecter des rseaux locaux dentreprises

Transporter nimporte quel protocole (IP, IPX, SNA..)

Transfert de fichier de gros volume (Appl. De CAO)

Multiplexage de voies basse vitesse en voie hautevitesse

Services FR

Services de base:

Interconnexion Internet (ISP)

Interconnexion de LAN haut dbit (VPN)

Services complmentaires:

En 1997: voix sur FR (dlai de transit < 20ms)

Support de diffrents algo de compression de la voix

Jusqu 255 canaux vocaux dans une unique trame FR

En 1999 FR sur ATM : dbit 155 Mbps

6FR Les priphriques

Les priphriques relis un WAN sont gnralement classs en DTE : Data Terminal Equipment

Ou DCE : Data Circuit Equipment

Les DTEs sont gnralement des quipements terminaux placs l'entre du rseau du consommateur : routeurs ou Frame RelayAccess Devices (FRAD) : FRAD : priphrique spcialis pour fournir une connexion entre un LAN et

un WAN Frame Relay

Les DCE sont des quipements situs au cur du rseau etoffrent un service de synchronisation entre les quipements et decommutation

FR Topologie physique

R1 et R2 (considrs comme des DTE : Data Terminal Equipment) sontconnects des switchs Frame Relay (FR Switch sur le schma) (considrscomme des DCE : Data Communications Equipment) par des lignes spcialises

Ces liens entre R1, R2 et les switchs Frame Relay sont appels des liens d'accssur lesquels sont priodiquement transports des messages dfinis par leprotocole Local Management Interface (LMI)

7FR Avantages Plus la distance couverte par une ligne spcialise est importante,

plus le service est coteux : Maintenir un maillage complet entre tous les sites distants par ce type de

ligne est trop coteux pour la majorit des entreprises.

Les rseaux commutation de paquets fournissent unmultiplexage de nombreuses donnes travers un seul lien decommunication Les fournisseurs de service peuvent concevoir des rseaux plus rentables

qu'avec des lignes loues.

Les rseaux commutation de paquets utilisent dans ce cas des circuitsvirtuels pour acheminer les donnes entre les utilisateurs, travers une

infrastructure partage.

Si 2 sites distants veulent communiquer via Frame Relay, ils ontdonc juste constituer un circuit entre ces sites, travers le rseauFrame Relay.

Les circuits virtuels (1)

Un circuit virtuel dfini un chemin logique entre 2 extrmits (2Frame Relay DTE): Permet de crer une connexion point point entre deux quipements

travers un WAN sans qu'il y ait rellement de circuit physique qui les relie.

Les routeurs utilisent des data-link connection identifier (DLCI)comme adresses Frame Relay : Les DLCI permettent de dsigner les circuits virtuels (VC) qui seront

utiliss pour transmettre les donnes vers la destination

8Les circuits virtuels (1)

Les providers Frame Relay peuvent prconfigurer des circuitsvirtuels vers des destinations spcifiques. Dans ce cas, nousparlons de circuits virtuels permanent ou Permanent VirtualCircuits (PVC) Ainsi, quand 2 DTE veulent communiquer, les paquets de la couche 3 vont

tre encapsuls dans une trame Frame Relay portant l'identifiant DLCI duprochain commutateur Frame Relay qui possde un chemin virtuel vers ladestination

Il existe deux types de circuits virtuels : permanents (PVC) etcommuts (SVC) :

Les PVC sont pr-configures par l'oprateur lors del'abonnement

Les SVC sont tablis dynamiquement l'initiative de l'usager.


Un circuit virtuel dfini un chemin logique entre 2 extrmits (2 Frame RelayDTE)

Comme plusieurs chemins virtuels peuvent emprunter la mme connexionentre le DTE et le DCE, il est possible, moindre cot, de retrouver uncomportement quivalent un graphe complet d'interconnexion avec unnombre de connexions physiques entre les noeuds relativement faible

9Les circuits virtuels (3)

PVC est le circuit le plus courant dans Frame Relay : tablissement d'un circuit permanent qui est utilis pour des changes

frquents de donnes entre des DTE travers un rseau Frame Relay. Ilscorrespondent des VC pr-configurs.

SVC utilise des circuits temporaires pour des transfertsoccasionnels entre des DTE. Le caractre temporaire ncessite un tablissement de la communication

puis une dconnexion pour chaque connexion.

A chaque circuit virtuel est associ un identifiant de connexion: Une table est utilise par le provider pour faire le routage vers les bonnes

sorties car dsigner uniquement l'interface n'est pas suffisant.

Dans Frame Relay, c'est un Data-Link Connection Identifier(DLCI).

Les DLCI Les DLCI ont une porte locale puisque lidentifiant renvoie au

point situ entre le routeur local et le commutateur auquel il estconnect.

Les quipements placs la fin de la connexion peuventidentifier un mme circuit virtuel par un DLCI diffrent.

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Plusieurs CVs sur le mme lien d'accs sontdiffrencis par les DLCI

Local Management Interface (LMI)

LMI est un standard pour la signalisation entre DTE et lescommutateurs Frame Relay Il est responsable de l'administration des connexions et du maintien du

statuts entre les priphriques

Il supporte les mcanismes suivants : Un maintien en vie de la connexion (fonction keepalive). En cas de panne

du lien d'accs, l'absence de messages keepalive indiqueral'indisponibilit de la ligne.

Des informations sur le statuts des PVC : existence de nouveaux PVC etsuppression des existants, informations d'intgrit sur les PVC Unmcanisme de multicast

Adressage global : donne une signification global au systme d'adressageau lieu d'une signification locale.

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Local Management Interface (LMI)

Les LMI ont t dvelopp indpendamment de Frame Relay etmis en place avant. Ainsi il existe 3 LMI (Cisco, ITU, ANSI)incompatibles entre-eux : Cisco utilise le DLCI 1023 pour les messages

ANSI et l'ITU utilisent le DLCI 0

En raison des types diffrents de LMI, il est prconis de laisser letype par dfaut sur l'quipement (DTE et DCE).

Grce l'autosense (LMI autosensing), le DTE va essayer de semettre d'accord avec le type de LMI du DCE.

Si vous optez pour configurer le type du LMI, cela dsactivel'autosense

Les en-tte

Chaque paquet de la couche 3 est encapsul dans la couche 2 entre un en-tte et une en-queue Frame Relay

Ces 2 lments sont dfinis dans les spcifications du Link Access ProcedureFrame Bearer Services (LAPF)

A la diffrence d'Ethernet, l'en-tte LAPF ne contient pas de champd'informations sur le type de protocole de couche 3 encapsul dans lesdonnes

Si Frame Relay n'utilise que l'en-tte LAPF, il ne peut donc pas tremultiprotocole car le routeur ne peut savoir quel protocole de couche 3 estutilis !

2 solutions ont alors t trouves Cisco, StrataCom, Northern Telecom et Digital Equipment Corporation ont dcid d'inclure 2

bits pour le type de protocole entre l'en-tte et les donnes

RFC 1490 (puis RFC 2427) dfinisse la mme technique

Il ne faut pas oublier que les switchs Frame Relay ignore ce champ (couche 2OSI)

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Utilisation des DLCI

Lors de l'utilisation d'un rseau Frame Relay, il n'est possibled'utiliser qu'un circuit virtuel et donc qu'un DLCI.

Il est donc indispensable de faire une association entre les DLCIet les adresses de couche 3 (IP) utilises.

Une trame Frame Relay est compose d'une en-tte de 3 octets,des donnes puis d'une en-queue de 3 octets

1 octet pour un flag en tte de trame pour la dlimiter

2 octets d'en-tte Les donnes

2 octets en fin de trame pour le FCS (Frame Check Sequence)

1 octet pour un flag en queue de trame pour la dlimiter

L'en-tte Frame Relay 6 bits pour la 1re partie du DLCI

1 bit pour le C/R, usage dfini

1 bit pour le EA (Extended address), si la valeur est 1, cela signifie que l'octetest le dernier octet du DLCI, prvu pour des DLCI plus long

4 bits pour la 2me partie du DLCI

1 bit pour le FECN (Forward Explicit Congestion Notification) pour signalerqu'une congestion eu lieu. Ainsi, le matriel actif recevant une telle tramepeut faire une demande un protocole de niveau suprieur pour rsoudre ceproblme

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L'en-tte Frame Relay 1 bit pour le BECN (Backward Explicit Congestion Notification) pour signaler

une DTE qu'une procdure d'vitemment a t initialis. Ainsi, un routeurrecevant une telle trame va diminuer sont taux de transfert de 25%

1 bit pour le DE (Discard Elligibility) est un bit fix par un DTE pour signalerqu'une trame est moins importante qu'une autre. Une telle trame peut donctre supprime.

1 bit pour le EA (Extended address)

Correspondances d'adresses (1)

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Correspondances d'adresses (1)

L'association entre les DLCI et les adresses de couche 3 : Exemple du protocole ARP pour les LAN

Comment tablir une correspondance entre l'adresse de niveau 3 d'un

routeur Frame relay et le DLCI qu'il faut utiliser pour l'atteindre ?

Correspondance : L'association tablie entre une adresse de niveau 3 de prochain saut et

l'adresse de niveau 2 (DLCI) qu'il faut employer pour l'atteindre.

En particulier dans le contexte du routage IP.

Deux mthodes: Manuelle via la commande frame relay map (configuration statique).

Dynamique via Inverse ARP.

Inverse ARP

Inverse ARP a t dvelopp pour fournir un mcanisme l'association de DLCI dynamique des adresses de couche 3: Fonctionne de la mme manire que ARP sur un LAN

Sur IP, avec ARP, le matriel connat l'adresse IP et souhaite connatrel'adresse MAC.

Avec Inverse ARP, le routeur connat l'adresse de la couche 2qui est le DLCI et souhaite connatre l'adresse de couche 3.

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Quen est-il du contrle de flux et

de lintgrit des donnes? Il ny en a aucun. Le FR ne fait que vhiculer les donnes. Il effectuera un

minimum de vrifications ? mais davantage sur les lignes de transmission que

sur les trames ou leurs donnes.

Fonctionnant au niveau 2 du modle OSI, le FR peut cependant partager sa

tche avec le HDLC qui assurera lintgrit des paquets (ce qui est fortement

recommand). Cest la faon la plus robuste et rapide dassurer le transport des

donnes.

Ceci permet de constater que le FR permet de vhiculer nimporte quel type de

trames pour nimporte quel type de rseau. Que ce soit Internet ou une

extension dun rseau IPX (utilis principalement par Novell Netware), FR

permettra de faire voyager rapidement les donnes dun bout lautre du

monde sil le faut.

Llment qui encapsulera le protocole utilis en FR se nomme le FRAD (" Frame

Relay Access Device ").

Quelles vrifications effectue le FR

(1)? Frame Relay a la capacit de vrifier les erreurs courantes par son

mcanisme appel CRC ou Cyclic Redundancy Check.

Ce mcanisme compare deux valeurs donnes et dtermine si ilya des erreurs qui ont eu lieu lors de la transmission des donnesde la source la destination.

C'est ainsi que le relais de trame rduit la charge dans un rseautendu.

Il met en uvre le contrle d'erreur au lieu de mcanisme decorrection d'erreur.

Ce protocole est gnralement excut sur un support de rseaufiable, donc l'intgrit des donnes ne peut tre compromiseparce que la correction d'erreurs est laiss des protocoles dehaut-couche d'exploitation sur le rseau.

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(2)? Comme il n'y a aucun contrle de flux, les utilisateurs ont la possibilit

d'envoyer autant de donnes sur le rseau qu'ils en ont envie et ceci n'importe quel moment.

Par contre Frame Relay ne sait pas comment dimensionner son rseau enfonction de la bande passante dont ont besoin les diffrents utilisateurs.

Le Frame Relay n'a aucun moyen de forcer un utilisateur cesser d'envoyer desdonnes si le rseau est satur.

Il y a des mcanismes pour signifier l'utilisateur qu'il peut y avoir desproblmes l'intrieur du rseau si des donnes continuent y tre envoyes.Le rseau recommande alors de cesser l'envoi de donnes pendant unmoment. Mais l'utilisateur ne le fait que s'il respecte le " gentleman'sagreement " du rseau.

Les messages de notification de congestion sont envoys l'intrieur destrames de donnes.

Si l'utilisateur ne respecte pas les conseils du rseau et continu mettre desdonnes, la congestion va augmenter et c'est pour cela que le CIR ( committedinformation rate ) a t cr.


(2)? linstallation, ladministrateur de rseau doit spcifier la vitesse

de transmission moyenne maximale de chaque DLCI en conditionsnormales de transmission. On nomme cette information le" Committed Information Rate " (CIR).

Si un nud envoie des donnes plus rapidement que lindique leCIR, le FR modifiera un bit de la trame nomm DE (" DiscardEligibility "). Ce drapeau donne la permission de dtruire la trameau besoin. Elle ne sera dtruite que si le rseau est congestionn.Le rseau fera donc son possible pour dlivrer la trame du mieuxquil peut.

Pour plusieurs rseaux bas prix, les diffrents CIR seront tousplacs 0. Ainsi, toutes les trames seront marques DE. De cettefaon, le rseau nhsitera pas dtruire les trames pourempcher la congestion.

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(3)? Dautres drapeaux existent galement dans lencapsulation FR.

On retrouve le FECN (" Forward Explicit Congestion Notification ") et le BECN(" Backward Explicit Congestion Notification ").

Ces deux bits seront mis 1 par le FR si le trafic est trop dense, signe decongestion.

Ces drapeaux servent avertir les applications de ralentir leur transmission, enesprant que ce soit fait avant que des trames soient dtruites. Les deuxdrapeaux reprsentent les deux sens de transmission entre les nuds.

Le BECN signale un trafic trop dense en monte (envoi de donnes) et le BECNen descente (rception de donnes).


(4)? On nomme CPE (" Customer Premises Equipment ") un nud de

FR.

Pour indiquer quils sont toujours actifs, les CPE envoient un signalLIV (" Link Integrity Verification ") leurs voisins directs environtoutes les dix secondes. Ce signal permettra de vrifier ltat de laconnexion.

Un autre signal de vrification, plus complet, surviendra toutes lesminutes. Nomm FS (" Full Status "), ce signal informera les CPEvoisins de la configuration de lenvoyeur et de son tat prcis.

Lors de la mise en activit du rseau, aucune trame ne peut tretransmise sans le premier FS; les DLCI et tats des lignes voisinesne sont pas encore connus.

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