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28/09/2004 1.1
Présentation
Ces transparents ont Ces transparents ont ééttéé éécrits par Jean Pierre RIOUALcrits par Jean Pierre [email protected]@iutsm.univ--rennes1.frrennes1.fr
Frame Relay1°partie
28/09/2004 1.2
28/09/2004 1.3
Objectifs de la formation
Présenter le protocole Frame Relay et les protocoles associés
Présenter et décrire quelques échanges
Présentation les concepts de base des réseaux FR
Préparer à l'intégration d'équipements dans les réseaux FR
28/09/2004 1.4
28/09/2004 1.5
Plan de la formation
Contexte des réseaux d’entreprise
• Evolution des réseaux étendus
• Présentation des différents services
Rappel HDLC / X.25
• Niveau physique
• Niveau liaison
• Niveau réseau
Introduction au Frame Relay
• Transfert de données
• Règles de gestion du trafic
Signalisation Frame Relay• Etude du protocole LMI
• Structure des trames
• Exemples d’échange
Performance des applications réseaux• Adaptation des réseaux IP aux applications
• Priorités des flux
• Encapsulation XOT
• Installation de routeurs sur FR
Synthèse
28/09/2004 1.6
28/09/2004 1.7
Contexte des réseaux d'entreprises
Evolution des réseaux étendus Une connectivité permanente est nécessaireLa demande en débit double tous les 6 mois
Présentation des différents servicesOffres disponibles sur le territoireÉvolution de la tarification
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L’offre France Telecom en transmission de données
L’offre en transmission de données est dominée par trois services• TRANSFIX : liaisons spécialisées numériques• TRANSPAC : X.25, FR, VSAT, IP• FT : ADSL, RNIS, RTCP, ATM/SDH, INTERLAN, INTERSAN
D’autres alternatives sont disponibles au plan international • AT&T, Unisource , Equant, Cable & Wireless, ...
D’autres alternatives seront disponibles au plan national • Cegetel, Siris, Colt, Completel...
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L’offre France Telecom en transmission de données
France Telecom propose le service téléphonique analogique & numérique• Accès analogiques : RTCP (BP 3,1 Khz )• Accès de base RNIS: 144 Kbps (2 canaux B 64 K, un canal D 16 K)• Accès primaire RNIS: 2,048 Mbps (15 à 30 canaux B, un canal D 64 K)• Le coût mensuel est basé sur le type d’accès, la durée et sur la distance
TRANSFIX propose un service de liaisons spécialisées numériques• Débit nominal hauts débits : 64 Kbps à 2,048 Mbps • Débit nominal très hauts débits : 8 à 34 Mbps• Le coût forfaitaire mensuel est basé sur le débit et sur la distance
Offre sur mesure Haut Débits• ATM : Débit nominal : 155- 622 Mbps, 2.5Gbps• InterLAN Ethernet : 10/100/1000 Mbps
L’offre ADSL• Nettissimo 1/2: Orienté grand public/ PME, débit nominal 512/1024 Kbps• Turbo DSL / SDSL: Offre aux entreprises, débit nominal 1,2 - 2 - 4 Mbps• Le coût forfaitaire mensuel est basé sur le débit et sur la distance
TRANSPAC propose un service X25, FR, IP, VPN-MPLS• Basé sur les supports physiques disponibles • Coût basé sur le débit et sur le volume, tend vers le forfait.
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Motivations pour le Frame Relay
Besoins de réseaux de transport à haut débit de donnéesLes LAN fonctionnent à des débits compris entre 10 Mbps et 10 GbpsL’interconnexion des LAN est nécessaire
Les solutions antérieures ne sont pas satisfaisantesles liaisons spécialisées sont coûteusesles débits X25 généralement faibles amènent des délais de transit importants, et variables
Les services supports des réseaux numériques sont plus performantstaux d'erreurs faibles 10-8
support de débits importants en transmission et commutation Interconnexion avec des Réseaux FR et ATM
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Evolutions des réseaux en technologie FR
L’apport de la technologie FRHauts débits 64K – 8 Mbps Délais de transit courts ~ 50 ms (national) à 200 ms (international)
Architecture cibléeInterconnexion de réseaux locauxInterconnexion d’équipements en environnement IBM/SNAMigration de réseaux LS et X.25Transport de la voix et de la vidéoApplications de réseaux fédérateurs multiprotocoles
Type de traficAdapté aux applications à trafic sporadiquesConvenable pour le transfert de fichiers haut débitConvenable pour les applications de type transactionnel
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Evolution du marché Frame Relay
Marché Frame Relay en France
0
200
400
600
800
1 000
1 200
1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000
MF F
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Services FR offerts par les opérateurs
EQUANTPrésence dans 220 payscouverture FR de 57 paysOffre basée sur des commutateurs NORTEL
IBMOffre basée sur des commutateurs ATM IBM 2220
UNISOURCEOffre basée sur des commutateurs Statacom IPXpasserelle NNI avec opérateurs du consortium Unisource
MCIOffre basée sur des commutateurs Bay Networks
AT&T couverture de 34 pays (Concert)Offre basée sur des commutateurs Statacom IPX
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Tarification
Un forfait d’installation
Coût de la boucle d’accès du premier nœud Habituellement un abonnement mensuel basé sur la distance Habituellement au même tarif qu’une Ligne Louée à 56/64 Kbps
Coût du port de connexion Habituellement un coût mensuel basé sur 56/64 Kbps ou N x 56/64
Coût du CVP et du CIR Chaque fournisseur de service a sa méthode
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Eléments de prix du relais de trames1. Boucle Locale d’accès: ligne louée de 64 Kbps à 2,048 Mbps 2. Port de connexion: Port à débit dédié3. Committed Information Rate: mesure basée sur la durée d’une salve de paquets au
débit de la liaison d’accès 4. Circuit Virtuel Permanent: (DLC) Connexion définie entre deux extrémités5. Distance: distance à vol d’oiseau entre les POP (Points of Presence)
ATM
CVP LS
FR UNI
FR UNI
FRAME RELAY
LS
1-2 3-4-5 1-2
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Avantages du Frame Relay
Convient tout particulièrement aux conceptions des protocoles des LANTaille de trame variable jusqu’à 4096 octetsMoins d’une trame sur 10 000 perdue
La séquence de trames est préservée sans duplicationPas parfait—pas de mécanisme de diffusion et délai de propagation important
Bande passante à la demandeSeule la bande passante nécessaire est facturée (CIR)Le CIR peut être dépassé si le réseau n’est pas saturéDe multiples connexions simultanées peuvent dynamiquement gérer la même liaison d’accès
Interface facile à implémenterPas de temporisateurs, compteurs, ou de numéros de séquences à maintenirL’utilisation du processeur est minimaleLe résultat est de la performance élevée à un prix raisonnable
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Compromis avec le Frame RelayDéfinition du CIR (Committed Information Rate)
Certains opérateurs veulent fournir une moyenne pendant de courtes périodes de temps (x 100 ms)Or les pointes de trafic des LAN durent typiquement quelques secondes
Nécessite des liaisons d’accès de qualité numériquePas disponible dans tous les paysPas disponible sur tous les sites
Le contrôle de la congestion et des CVC évolue encorePeut nécessiter la mise à niveau du logiciel et du matériel L’état de l’art actuel ne propose pas de contrôle de flux
L’interopérabilité entre les fournisseurs de services peut poser des problèmes
Nécessite que tous les utilisateurs s’abonnent au même opérateurFournit des îlots de connectivité
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Service Level AgreementDéfinition de la QOS d’un service offert
Certains opérateurs différencie la qualité de service selon l’offreOffre Gold, Silver…GTR 2 – 4 – 8 – 24 h
Eléments d’appréciation du SLAFrame Transfer DelayFrame Delivery RatioData Delivery RatioService Availability
Domaine de mesure End to End : inclus l’interface du client, premier bit sorti, dernier bit entréEdge to Edge : Exlus le débit de l’interface, dernier bit entré, premier sortiEdge to Edge Egress-queue : exlusion du débit de l’interface client et des files d’attente en sortie vers le client
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Exemple d’engagement sur SLA
Causes probables du non respect du SLA• Frame Transfer Delay: mauvais dimensionnement de bout en bout• Frame Delivery Ratio : Congestion, CRC Erroné, trafic > AIR• Data Delivery Ratio : Saturation des files d’attente• Service Availability : pb liaisons, switch, configuration
FTD ms9h-19h
FTD ms 19h-9h
FDR %CIR
DDR %CIR
30 99,9599,899,5
60
SA %PVC
Régional
150
2540150
99,99 99,9National 99,9 99,5
International 99,5 95
28/09/2004 1.20
28/09/2004 1.21
Plan de la formation
Contexte des réseaux d’entreprise
• Evolution des réseaux étendus
• Présentation des différents services
Rappel HDLC / X.25
• Niveau physique
• Niveau liaison
• Niveau réseau
Introduction au Frame Relay
• Transfert de données
• Règles de gestion du trafic
Signalisation Frame Relay• Etude du protocole LMI
• Structure des trames
• Exemples d’échange
Performance des applications réseaux• Adaptation des réseaux IP aux applications
• Priorités des flux
• Encapsulation XOT
• Installation de routeurs sur FR
Synthèse
28/09/2004 1.22
28/09/2004 1.23
Comparaison des protocoles X.25 et FR
Modèle OSI
Application
Présentation
Session
Transport
Réseau
Liaison
Physique1
2
3
4
5
6
7
Protocole X.25
•
•
•
•
X.25
LAPB
Physique
Protocole FR
•
•
•
•
LAPF
Physique
•
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X.25
Organiser sur trois niveauxNiveau 1: Interfaces communes
• X21bis: V24/V28, V35, V11• X21: V11
Niveau 2: Echange de trames LAPB• Mode DTE/DCE• Fenêtre Trame: K modulo 8• Temporisateurs : T1, T2
Niveau 3: Echange de paquets• Adresse réseau• Fenêtre paquet : W Modulo 8• Longueur paquet 128, 256• Facilités : Taxation, GFA, Contrôle de flux, Classe de débit
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Accès physique V35 V11
Plusieurs types d'interfaces sont disponibles
Accès <= 64Kbps = V35, V36• Connecteur ISO 2593• Débits 48-56-64-128-144 Kbps• 34 broches, distance < 15 m
Accès >64Kbps = X21, ou X24/V11• Connecteur ISO 4509• mâle coté terminal, femelle coté modem• 15 broches, débits 0-10 Mbps, distance < 2000m• Circuits électriques équilibrés, double courant
asymétrique
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Accès physique V24 V28
Accès asynchrone <= 115,2 Kbps• Connecteur ISO 2110• Débits 50 bps 1,2-2,4-4,8-9,6-19,2-38,4-57,6-115,2 Kbps• 25 broches, distance < 15 m, ( < 50 m si écran et blindage)• Circuits électriques en mode commun
Accès Synchrones <= 19,2 Kbps• Signaux horloges supplémentaires• Télébouclages V54
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HDLC: High-Level Data Link Control
Norme internationale ISO• Protocole orienté-bit, transparent au codage de l’information
Tous les protocoles de liaisons séries synchrones sont dérivés de HDLCPlusieurs variations existent pour le support
• Des liaisons point à point• D’X.25 : LAP, LAP A, LAP B, LAP X• Du RNIS : LAP D• Du FR : LAP F• Des réseaux locaux IEEE 802.X • Des connexions modem-vers-modem : LAP M• Des liaisons entre routeurs : PPP
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Classes de fonctionnement HDLC
. .
Mode non équilibré
Mode équilibré
Avec scrutation Sans scrutation (asynchrone)
Normal ResponseMode (NRM)
AsynchronousResponse Mode
(ARM)
AsynchronousBalanced Mode
(ABM)
Secondaires
Primaire SecondairePrimaire
Primaire Secondaire
Secondaire Primaire
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Format de la trame HDLC
Fanion Fanion
Champ de commandeChamp d'adresse
Champ d'information
Contrôle d'erreurs
Sens de transmission
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Résumé HDLC
CoupleurHDLC
Procédured’accès
Couchesupérieure
Insertion/Suppression de bits à zéro
InfoA C
Erreur
CRCGénération / Vérification de CRC
CRCInfoA C
Info
A C Traitement du protocole de
niveau 2
Info
A C
CRC?
Émission/Réceptiond’une unité de
protocole de niveau 3
01111110110000001111101001111101100111001001111110
Drivers
Insertion/Suppression de drapeaux
01111110110000001111101001111101100111001001111110
28/09/2004 1.31
Application au LAPB
Le LAP B est le protocole d’accès classique à un réseau X25 privé ou publicStructure d'une trame LAPB
Deux adresses seulement sont permises sur la liaison X.25 LAPBLe DTE est appelé A (03 hexa)Le DCE est appelé B (01 hexa)
But:Reconnaître l'origine des trames Identifier les commandes et les réponses
LAP B Commande Réponse
DTE 01 03
DCE 03 01
Drapeau Adresse Contrôle Information CRC Drapeau
01111110 8 bits 8 bits Lg variable 16 bits 01111110
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X.25 Niveau 2MSB LSB8 7 6 5 4 3 2 1
Format Commande Réponse CodageTransfertInformation
I (information) N(R) P N(S) 0
Supervision
Numérotées
RR (receiveready)
RNR (receive notready)
REJ (reject)
RR (receiveready)
RNR (receive notready)
REJ (reject)
N(R)
N(R)
N(R)
P/F
P/F
P/F
0 0 0 1
0 1 0 1
1 0 0 1
NonNumérotées
SABM (setasynchronous
balanced mode)0 0 1 P 1 1 1 1
DISC (disconnect) 0 1 0 P 0 0 1 1
DM (disconnected mode) 0 0 0 F 1 1 1 1
UA (unnumbered acknowledgement) 0 1 1 F 0 0 1 1
FRMR (frame reject) 1 0 0 F 0 1 1 1
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Disc
Disc P Ua F
T1
Trame erronée ou perdue !
T1
Disc PUa FSabm
Ua
SabmTrame ignorée
Connexion niveau 2
Connexion niveau 2
Mise en œuvre niveau 2
Initialisation avec problèmes de transmission
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Transfert d'Informations Typique
RR 3
N(R) N(S)
Inf 0,0Inf 0,1Inf 0,2
N(R) N(S)
Inf 0,3Inf 0,4Inf 0,5
Inf 4,0
Inf 1,6
Inf 2,7Inf 7,1
RR 0
28/09/2004 1.35
Paramètres LAPB
T1 : Temporisateur de retransmission2 x Temps de la + longue sérialisation + Temps de propagation + Temps de traitement T2 + Marge sécuritéDe l'ordre de 1 à 2 secondes
T2 : Temporisateur d'acquittementNe doit pas dépasser la valeur utilisée pour déterminer T1De l'ordre de 150 ms à la moitié de T1
T3 : Temporisateur de déconnexionDoit être au moins N2 x T1De l'ordre de 30 secondes
N2 : Nombre maximum de retransmissionsSans limite, mais influence T3En général de 9 à 10
N1 : Taille maximum d'une trame (bits)En-tête LAPB + CRC + Taille du plus long paquet X25Valeur minimum habituelle 135 octets = 1 080 bitsLa sélection rapide et les paquets de 256 octets augmente le minimum à 263 octets = 2 104 bitsDoit être augmenté si séquencement en modulo 128, procédure MLP, ou paquets de données > 256 octetsVoir annexe II de la recommandation X.25 pour en savoir plus
K : Taille fenêtre trameLe DTE et le DCE ont besoin d'utiliser la même valeurEn général entre 2 et 7
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Format général des paquets X.25
Chaque paquet est transporté dans le champ information d’une trame LAPB
L'entête paquet respecte le format suivant • Les octets sont en séquence numérique• Chaque octet, LSB en tête
GFI LGN
LCN
TYPE
DATA
Drapeau Adresse Contrôle Information CRC Drapeau
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X25 Niveau 38 7 6 5 4 3 2 1
Format CVC CVP DCE DTE Codage HexAppel x
xAppel entrantCommunication établie
Appel sortantCommunicationacceptée
0 0 0 00 0 0 0
1 0 1 11 1 1 1
0B0F
Libération xx
Indication de libérationConfirmation de LIB DCE
Demande de libérationConfirmation de LIB DTE
0 0 0 10 0 0 1
0 0 1 10 1 1 1
1317
Données x x Donnée DCE Donnée DTE P(R) M P(S) 0
Interruption xx
xx
Interruption DCEConfirmation d'interruption
Interruption DTEConfirmationd'interruption
0 0 1 00 0 1 0
0 0 1 10 1 1 1
2327
Supervision x
x
x
x
x
x
RR (receive ready)
RNR (receive not ready)
REJ (reject)
RR (receive ready)
RNR (receive not ready)
REJ (reject)
P(R)
P(R)
P(R)
0
0
0
0 0 0 1
0 1 0 1
1 0 0 1
X1
X5
X9
Réinitialisation xx
xx
Indication de réinitConfirmation de réinit
Demande de réinitConfirmation de réinit
0 0 0 10 0 0 1
1 0 1 11 1 1 1
1B1F
Reprise xx
xx
Indication de repriseConfirmation de reprise
Demande de repriseConfirmation de reprise
1 1 1 11 1 1 1
1 0 1 11 1 1 1
FBFF
Diagnostic x x Diagnostic - 1 1 1 1 0 0 0 1 F1
Enregistrement xx
xx
-Confirmationd'enregistrement
demanded'enregistrement-
1 1 1 11 1 1 1
0 0 1 10 1 1 1
F3F7
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Organisation des connexions
Procédure d'initialisation d'un circuit virtuel
Format du paquet d'appel
8 7 6 5 4 3 2 1 Octets
1
1
1
1-162-19
1-110
0-160-128
A DFF LGN
LCN
0 0 0 0 1 0 1 1
ADRESSES
FACILITES
DONNEES UTILISATEUR
28/09/2004 1.39
Exemple d ’un paquet d ’appel HEXA Binaire
GFI LGN 10 0001 0000
LCN 09 0000 1001
TYPE 0B 0000 1011
Lg @t Lg @é 09 0000 1001
adresse 16 0001 0110
appelée 20 0010 0000
162 002 030 02 0000 0010
03 0000 0011
00 0000 0000
Lg FAC 05 0000 0101
Classe B : lg paquet 42 0100 0010
appelé vers appelant 256 08 0000 1000
appelant vers appelé 256 08 0000 1000
Classe A : GFA 03 0000 0011
Rang Local 1 : N° absolu 350 01 0000 0001
PID : Identificateur du PAD 01 0000 0001
00 0000 0000
00 0000 0000
00 0000 0000
28/09/2004 1.40
Communication : vie d’un circuit virtuel
Call
Data 0,0Call Conf
Call
Call Conf
Data 0,1Data 0,0
Clear
Clear Conf Clear
Clear Conf
DTE DCE DCE DTE
28/09/2004 1.41
Echec de communication
Call Call
Clear
Clear Conf
Clear
Clear Conf
DTE DCE DCE DTE
Call
Clear
Clear Conf
@ appelanterefusée
@ appelée inconnue
28/09/2004 1.42
Échange de données
DCE DTE
Data 0,0Data 0,1Data 1,0Data 2,1RR 2
P(R) P(S)P(R) P(S)P(R) P(S)
Data 0,0
DTE DCE
Data 0,1
Data 2,0
Data 2,1
P(R) P(S)
RR 2
28/09/2004 1.43
Contrôle de fluxDCE
Data 0,0
DTE
Data 3,0
P(R) P(S)
RR 1Data 0,1Data 0,2Data 0,3Data 1,4Data 1,5
P(R) P(S)
RNR 5
REJ 5Data 1,5Data 1,6Data 1,7
28/09/2004 1.44
Paramètres Niveau 3
Norme X.25• X.25- 80, X.25- 84, X.25-88
Adresse X.121• Taille limitée à 14/16 digits
Voies logiques: • Nombre de Voies logiques:
spécialisées arrivées, départ, mixtes• Utilisation de la VL 0
Paquet:• Taille maximum : 16 à 4096 octets• Fenêtre : 2 < W < 7
Facilités :• Taxation au demandé• Sélection rapide• Négociation des paramètres de
contrôle de flux• Classe de débit• Groupe fermé d’abonnés• …
Temporisateurs niveau 3 • Confirmation de reprise : 60 secondes
• Confirmation d’appel : 180 sec
28/09/2004 1.45
Réseau Intelligent TRANSPAC
Apports du réseau intelligent TranspacNuméro X.121 garanti
• Même si déplacement physique d’un accès • Transparence de la translation des adresses appelant/appelé
Disponibilité des applications• Groupement de liaisons
Répartition des flux selon la chargeRépartition des communications
• Reroutage du traficSur détection d’incidents : panneSaturation d’une liaison : délestage, débordement
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