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- Partie 8 -Les Réseaux X.25

et Frame Relay

Université de VersaillesLaboratoire CNRS - PRiSM

© 2001 Ahmed Mehaoua - 2

Bibliographie

• X.25,auteur ? – Dunod (voir bibliotheque université)

• Réseaux Hauts Débits ATM et RLIMaurice Gagnaire – Interedition - 1999

• Quelques sites web :

– www.frforum.com– www.atmforum.com– www.ansi.org– www.itu.org

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Plan

• Présentation de TRANSPAC

• Architecture du réseau X.25-Transpac

• Les modes d’accès au réseau



TRANSPAC

• Mis en service en juin 1978

• Tarification aux volumes– exemple : accès LS 256 Kbit/s

• Mise en place : 16 KF• Abonnement mensuel : 9600 F• coût de transfert : 1Koctet / 5 centimes

• En 1993, accès à 2 Mbit/s

• Dorsale à 34 Mbps– Commutateurs ASCEND

• 1997 : X.25 sur ATM : dorsale à 155 Mbps– commutateurs Nortel PASSPORT

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SERVICES TRANSPAC

• Interconnexion de près de 300 réseaux X.25 (170 pays) viaNœuds de transit international de commutation

• Interconnexion à Internet (pour ISP)

• Service de Méssagerie électronique SMTP ou X.400

• Accès via GSM à 9600 bit/s

• Tend a être remplacé par Frame Relay



Objectif de X.25

• Protocoles pour l’accès aux réseaux téléinformatique public :

– à commutation de paquets

– en mode connecté (Circuit virtuel)

• Réseaux X.25 existants :• Transpac en France

• Datex-P en Allemagne

• Datapac au Canada

• Telenet et Tymnet aux Etats-Unis

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Architecture X.25

• Spécification des 3 premières couches de protocolespour l’acces à un réseau public à commutation depaquet.



Architecture X.25 (2)

1. Niveau physique : X.21 et X.21bis2. Niveau Liaison : LAP-B (HDLC)3. Niveau Réseau : X.25 PLP (Packet Level Protocol)

• Caractéristiques :– adressage hierarchique sur 16 nombres max. (OSI X.121)– paquet réseau de longueur maximale : 1024 octets

– Débits d’accès : 300 bit/s à 2 Mbps

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Architecture X.25 (3)

⌧

⌧⌧⌧

⌧

⌧

DSE

DSEDSE

DSE

DSE

DSE

DSE: Data Packet Switch Exchange



Couche 1- Physique -

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X.25.1 - X.21

• Décrit le protocole/interface de niveau physique dansX.25 :– caractéristiques électrique, mécanique, fonctionnel pour la

connexion entre ETTD et ETCD

– point-à-point

– débit jusque 19.2 Kbps

– synchrone

– full duplex– codage NRZ

– 4 principaux circuits (Transmission-Reception-Control-Indication)



Modes d’Accès X.25

• Accès direct synchrone– via LS : 256 kbit/s - 1920 Kbit/s– via RTC modem V.32 full duplex : 2400- 9600 bit/s

– via RNIS canal D : 16 kbits/s

• Adapté aux échanges de données sur, fiables,sécurisés, à hauts débits.– Applications transactionnelles

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Modes d’Accès X.25

• Accès indirecte Asynchrone– utilisation de PAD (Packet Assembler Disassembler)– via LS : 300 - 2400 bit/s

• X.28 : protocole entre un terminal asynchrone et un PAD• X.29 : protocole entre un terminal synchrone et un PAD

– via RNIS canal B

– via telex : 50 bit/s

– via RTC : modem V.21, V.22 et V.22bis

• Adapté aux terminaux informatiques



Le PAD

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X.28 - X.29

PADRéseau à commutation

de paquetsX.25

TerminalAsynchrone

X.3

X.28 X.29

X.25ETTD Synchrone



Couche 2- Liaison -

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1. DELIMITATION et IDENTIFICATION des trames (Protocole)

2. GESTION de la liaison de données :• Etablissement et libération de la liaison de données sur un ou

plusieurs circuits physiques préalablement activées,

3. SUPERVISION du fonctionnement de la liaison de données selon :• Le mode de transmission (synchrone ou asynchrone)• La nature de l’échange (simplex, half-duplex ou full-duplex)• Le type de liaison (point-à-point ou multipoint)• Le mode de l’échange (hiérarchique ou symétrique)

4. IDENTIFICATION de la source et du destinataire (Adressage)

5. CONTROLE D’ERREURS et CONTROLE DE FLUX (Procédure)

Rappel - Fontions



BSC (Binary Synchronous Communication)Orienté caractère

SDLC (Synchronous Data Link Control) IBMOrienté bit

HDLC (High-level Data Link Control)ADCCP(Advanced DataCommunicationControl Protocol) LAP (Link Access Procedure)

ISOANSI

ITU-T (CCITT)

LAP-B(Link Access Procedure-Balanced)

LAP-D

ITU-T (CCITT) ITU-T (CCITT)

LLC(Logical Link Control)

IEEE

PANORAMA DES PROTOCOLESDE LIAISON DE DONNEES (2)

PPPIETF

Point-to-Point Protocol

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Trame LAP-B

FLAG FLAGADRESSE COMMANDE FCSDONNEES

01111110 01111110

1 octet 1 octet 1 octet 1 octet2 octetsN bits

N(R) N(S)P/F T

T (1 bit) : Indique le type de trame

N(S) et N(R) (6 bits) : Indique le numéro des trames émises et reçues

P/F (1 bit) : Demande de réponse immédiate à la suite de l’envoi d’unetrame de commande



LAP-BNumérotation de trames

ETTD ETCD

V(R)

V(R)

V(S)

V(S)

N(R) N(S)

N(S) N(R)

V(S) : numéro de la prochaine trame à envoyer (0 à 7)V(R) : numéro de la prochaine trame attendue en réception (0 à 7)

N(R) : numéro de la trameN(S) : acquittement des trames reçues de numéro strictement inférieur à N(S)

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HDLCTYPES DE TRAMES

3 types de trames HDLC circulent sur la liaison :

• Trames I (Information)• Transportent les données utilisateurs• Acquittement – Retransmision (Piggybacking)

• Trames S (Supervision)• Acquittement RR - RNR• Retransmission REJ - SREJ• Contrôle de flux RR - RNR

• Trames U (Unnumbered) SABM – UA - DISC• Gestion de la liaison (intialisation, libération, …)



HDLC – LAP-BTrames de supervision

LAP-B :

RNR :• Contrôle de flux : Incapable de recevoir de nouvelles trames I• Acquittement des trames I reçues numérotées jusqu’à N(R)-1

RR :• Contrôle de flux : Prêt à recevoir de nouvelles trames I• Contrôle de flux : débloque un arrêt après un RNR•Contrôle de flux : demande de l’état du terminal distant• Acquittement des trames I reçues numérotées jusqu’à N(R)-1

REJ :• Acquittement positif des trames I reçues numérotées jusqu’à N(R)-1• Retransmission demandée des trames I de numéros >= à N(R).

HDLC :

SREJ :• Retransmission demandée de la trame I numérotée N(R).

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HDLCTRAMES DE GESTION

LAP- B :• SABM : SET ASYNCHRONOUS BALANCED MODEInitialise la liaison en mode équilibré dans les deux sens de transmission

•DISC : DISCONNECTDemande de déconnexion

• FRMR : FRAME REJECTindication d’erreur fatale avec nécessité de réinitialiser la liaison

• UA : UNNUMBERED ACKNOWLEDGEMENTAcquittement des trames U (SABM, DISC, FRMR, …)

HDLC• SARM : SET ASYNCHRONOUS RESPONSE MODEIntialise un sens uniquement de la liaison en mode normal



PRINCIPE :

Une station est autorisée à émettre plusieurs trames successives pendant le délaide propagation aller-retour sans atteindre la taille de la fenêtre d’anticipation.Utilisation efficace de la bande passante

PROBLEMES: Comment résoudre le problème des trames perdues ou erronées ?

• RETRANSMISSION (GO-Back-N) de toutes les trames à partir de la trameerronée ou perdue au moyen de la trame de supervision REJ

• REJET SELECTIF (Selective Reject) au moyen de la trame de supervisionSREJ

CONTRÔLE DE FLUXMécanisme avec Fenêtre d’anticipation

de largeur N

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10 2 4 53 7 86 2 4 53 7 86 9

10 E 2 4 53 7 86 9- - - - - -

Temporisateur

E = Erreur Trames ignorées par lacouche Liaison de Données

Ac

k0

Ack

1

Ack

2

Ack

3

Ack

4A

ck5

10 2 4 53 7 86 2 4 53 7 86 9

10 E 24 53 7 86 9- - - - - -

Temporisateur

E = Erreur Trames stockées par lacouche Liaison de Données

Ac

k0

Ack

1

Ack

8

TemporisateurTemporisateur

Les paquets 2 à 8 sont transmisà la couche Réseau



HDLC – LAP-BExemple d’échanges

SABM, P=1UA, F=1

I, N(S)=0, N(r)= 0

I, N(S)=2, N(r)= 0, P=1

RR, N(R)=3, F=1

I, N(S)=3, N(r)= 0

I, N(S)=4, N(r)= 0

I, N(S)=5, N(r)= 0, P=1

REJ, N(R)=4, F=1

I, N(S)=4, N(r)= 0

I, N(S)=5, N(r)= 0

I, N(S)=0, N(r)= 6

I, N(S)=1, N(r)= 6, P=1

RR, N(R)=2, F=1

DISC, P=1

UA, F=1

ETTD A ETTD B

I, N(S)=1, N(r)= 0{

{

Fenêtre = 3

Fenêtre = 2

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Couche 3- Réseaux -



Rappel - fonctions

• Adressage

• Routage

• Contrôle de flux / erreurs / congestion

• multiplexage

• segmentation / groupage des messages

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X.25.3 PLP - Format de paquet (2)Modulo 8

Modulo 128 Q D 0 1Q D 1 0

Groupe de la voielogique

Voie logique (LCI)

8 7 6 5 4 3 2 1 N° bit d’un octet

P(r) P(s) 0M

Données

GFI : General Format Identifier : indique les paramètres du protocole• fenêtre de contrôle, numérotation des paquets, type d’ack, …

LCI : Logical Link Identifier : identifie le numéro de CV entre l’ETTD et l’ETCDPTI : Packet Type Identifier : identifie le type de paquet parmis 17 ainsi que les numéros de paquet.

PTI

GFI



X.25.3 PLP - Format de paquet (3)

• Bit Q (Qualificateur de données), ex X.29:– 0 pour des messages de données– 1 pour des messages de commande (paquets qualifiés)

• Bit D (Delivery - confirmation de remise):– 0 pour un acquittement local par le réseau– 1 pour un acquittement de bout-en-bout

• Bits P(r) et P(s) (contrôle de flux):– P(s) numéro du paquet envoyé– P(r) numéro du prochain paquet attendu

• Bit M (More data - données à suivre):– 0 pour des paquets de message complet– 1 pour des paquets de messages intermédiaires– Plusieurs tailles de paquets possibles selon des réseaux:

• 32, 64, 256 et 128 octets (taille standard)• Opérations de fragmentation/réassemblage avec le bit M

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X.25.3 PLPFragmentation /Groupage

Réseau x.25

P(s)=3 & M=0 8oct.

P(s)=2 & M=1 64 octets



200 octets


P(s)=0 & M=1 128 octets

200 octets



SVC/PVC

• 2 types de circuit virtuel coexistent dans X.25.3 :

– CVC (Commuté)• phase d’appel• transfert des paquets

• libération de la connexion

– CVP (Permanent)• configuration manuelle des connections• une seule phase de transfert

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Mode Connecté



Mode Circuit Virtuel

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Adressage X.121

• Adresse hiérarchique X.121 sur aux maximum 14 chiffres

• utilisé par X.25.3 pour établir les SVC lors de la phase d’appel.

• X.121 permet de prendre en compte :– le mode d’accès– le pays

– le département– le réseau– l’abonné

• IDN : International Data Number• DNIC : Data Network Identification Code• NTN : National Terminal Number• PSN : Packet Switching Network

DNIC NTN

jusqu'à 10 chiffres4 chiffres

Country PSN

IDN

3 chiffres 1 chiffre

Les Réseaux àRelayage de Trames

- Frame Relay -

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Plan

• Architecture des réseaux FR

• Le contrôle de flux et de congestion

• Les modes d’accès

• Les services



Histoire de FR

• Réseaux WAN à hauts débits développé par ANSI en 1980

• Premiers réseaux FR opérationnels en 1990

– Tenir compte des améliorations des supports physiques

– Simplifier les protocoles X.25 (complexité et overhead)

– Utilise la commutation de trames (niveau 2)

– en mode connecté (CVP, et CVC)• Préservation de l’ordre des trames

• Pas de duplication de trames• Très faible probabilité de perte de trames

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Objectif de FR

1. Accroître les débits des réseaux X.25 (56 Kbps - 45 Mbps)

2. Maintenir un accès unique à X.25/FR (mais conversion deprotocole à l’accès)

3. Interconnecter les Réseaux locaux d’entreprises

4. Transporter n’importe quel protocole (IP, IPX, SNA, …)

5. Transfert de fichiers de grands volumes (Appl. de CAO, …)

6. Multiplexage de voies basse vitesse en voies haute vitesse



Caractéristiques de FR

• Tarification indépendante des volumes échangés maissous la forme :– d’un prix de liaison d’accès

– prix de la porte frame relay (débit d’accès)

– type d’accès (local, national, international)

• Débits d’accès : du Kbits à 45 Mbps

• Différentes implémentations internes de FR possibles

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SERVICES FR

• Services de bases :– Interconnexion à Internet (ISP)– Interconnexion de LAN à hauts débits (VPN)

• Services complémentaires :– En 1997 : voix sur FR (Délai de transit < 40 ms) – FR 11

• Support de différents algorithmes de compression de la voix

• Jusque 255 canaux vocaux dans une unique trame FR

– en 1999: FR sur ATM : débits à 155 Mbps



Differences FR / X.25

1. Signalisation hors bande (Q.933 identique au RNIS)– Etablissement et libération des Circuits Virtuels– Appelé aussi UNI (User Network Interface) décrit dans FRF.1.1

2. Contrôle d’admission et contrat de service

3. Trame LAP-D améliorée (core Q.922)– Délimitation des trames (flag HDLC)– pas de correction d’erreurs ni de retransmission dans le réseau– juste détection des erreurs (longueur des trames et champ FCS)– pas de fenêtre de contrôle de flux– Multiplexage/demultiplexage des trames grâce au champ adresse– Mécanismes de contrôle de congestion– Fragmentation des paquets en trames (FRF.12)

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Differences FR / X.25 (2)



Architecture FR

Commutateur d’accès (FRAD : Frame Relay Access Device)

Commutateur de transit

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Architecture FR (2)• Commutateur d’accès

– détection d’erreurs et demande de retransmission– contrôle de flux de bout en bout

• Commutateur de transit : (Q922 core)– délimitation, alignement et transparence des trames– multiplexage / démultiplexage des trames– contrôle du nombre entier d’octets– contrôle de la longueur de la trame (variable)

• Types de réseaux FR– Type 1 : contrôles aux extrémités– Type 2 : contrôles dans les nœuds d ’accès



Mode d’accès à FR

• Interconnexion de LAN : via Routeur

• Transport de voix/données sensibles : via FRAD– débit minimum garantie CIR

– débit moyen garantie durant 90 % du temps : SIR

– Débit crête : EIR pour trames à haute priorité

– disponibilité de 99.9 %

– délai de transit de 40 ms en moyenne et 60 ms max. entre 2 pointsd’accès nationaux

– garantie de rétablissement de connexion < 4 heures

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FRAD

• Le FRAD est un équipement autonome qui possèdeun ou plusieurs ports série et un attachement deréseau local. Il assure l'encapsulation des protocolessérie (BSC, SNA, X.25...) et de réseau local (IP,IPX...) dans les trames Frame Relay.



Contrat de trafic

• Transport de voix/données sensibles à débits variables via :– Routeur Multiprotocoles– Pont– Commutateur FRAD (Frame Relay Assembler/disassembler)

• Débit minimum garantie = Committed Information Rate (CIR )

durant une période Tc (trames prioritaires)

• Débit crête = Excess Info. Rate (EIR) : trames excédentaires autorisées

• En france, FT définit le Sustained Information Rate (SIR) qui estgarantie 90% du temps Tc

• délai de transit de 40 ms en moyenne et 60 ms max. entre 2 pointsd’accès nationaux

• disponibilité du réseau de 99.9 %

• garantie de rétablissement de connexion < 4 heures

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Contrat de trafic (2)



Modèle de référence du FR

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Modèle de référence du FR (2)

• Séparation des mécanismes– communication : plan utilisateur– contrôle : plan de contrôle des

communications

• Plan utilisateur : U_Plane– implantation de Q922– communication sur liaisons virtuelles– interfaces B, D et H

• Plan de contrôle : C_Plane– gestion des liaison virtuelles– préservation de l ’ordre des trames– élimination des trames dupliquées– interfaces S et T

C_Plane U_Plane

Q933

Q921

Q922 Core

Fonctionssélectionnéesparl ’utilisateur

I 430 / I 431



Principe du routage

• Etape 1 : calcul du chemin optimal entre 2 correspondants etétablissement de la liaison virtuelle (LV) puis enregistrementdes N°s DLCI dans les nœuds, via le plan C_Plane

• Etape 2 : communication sur la LV via le plan U_Plane

• Etape 3 : libération de la LV via le plan C_Plane

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Etablissement d’une connection

Les commandes :• Setup• Call Proceeding• Connect• Connect ACK• Disconnect• Release• Release Complete• Progress• Status• Status Enquiry



Format Trame FR (LAP-D)– Niveau 2 -

• Flag : synchronisation : valeur 01111110• Address (2 à 4 octets) :

– DLCI (10-23 bits), 3bits (FECN, BECN, DE) - 2 bits taille champ adresse(2-3 ou 4 octets)

– le bit C/R (Commande/Réponse) transmis de bout en bout, afin

d'identifier, si nécessaire, les trames de commande et de réponse.• Data : 0 - 4096 octets max (256 octets fixes recommendé)• FCS : CRC-16

Flag

16 bits8 bits

Adresse Données FCS

16 bits

Flag

8 bits0-4096 octets

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Format Trame FR (suite)



Valeurs DLCIValeur DLCI Fonction

Champ sur2 octets

Champ sur3 octets

Champ sur 4octets

0 0 0 Canal de gestion de l'interface locale(signalisation LMI)

Contrôle l'intégrité de la liaison etl'établissement des connexions.

1 à 15 1 à 1023 1 à 131071 Usage réservé pour de futures améliorations

16 à 991 1024 à63487

131071 à8126463

Disponible pour les circuits virtuels,temporaires ou permanents

992 à 1007 63488 à64511

8126464 à8257535

Réservé pour la gestion du réseau FR

1008 à 1022 64512 à65534

8257536 à8388606

Usage réservé pour de futures améliorations

1023 65535 8388607 Réservé aux messages de gestion descouches supérieures et CLLM

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Contrôle de flux /congestion



Contrôle de flux /congestion (2)

• 3 méchanismes :

1. FECN : Forward-explicit congestion notification

2. BECN : Backward-explicit congestion notification

3. DE : Discard Eligibility

• 1 protocole :1. CCLM : Consolidated Link Layer Management

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FECN



BECN

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DE

– Bit de l’en-tête de la trame qui permet d’indiquer la prioritéd’une trame face aux pertes en cas de congestion d’un switch :• DE = 0 : trame haute priorité

• DE = 1 : trame basse priorité

– Bit DE peut être initialisé ou changé par :• La source

• Un switch

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