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Faculdade Integrada do Ceará – FIC
Graduação em Redes de Computadores
Disciplina – Redes de Banda Larga
Prof. Andrey Halysson Lima Barbosa
Aula 4 – Redes Frame Relay
Sumário
• Definições;
• Circuitos Virtuais Permanentes (PVC);
• Circuitos Virtuais Chaveados (SVC);
• Funcionamento Básico do FR;
• Rede Frame Relay.
• Frame Relay é um protocolo público de chaveamento por pacotes para redes de longa distância (WAN), que prevê conectividade entre redes locais;
• Era originalmente parte do ISDN e foi concebido para prover comutação por pacote para tal;
• Sucessor do X.25 que provia por meio de linhas dedicadas (privadas) um acesso ponto-a-ponto;
Definições
• O que o Frame Relay provê é uma única conexão em uma rede pública, em vez de múltiplas interconexões;
• Reduzindo o custo e a complexidade proposta nas atuais redes X.25;
• Facilidade do uso de fibras óticas:
▫ X.25 foi projetado para uso com cobre com altastaxas de erro, tais com as linhas analógicas.
Definições
Definições
Definições
Definições
Definições
• O que é Frame Relay ?
▫ Protocolo de nível de enlace com funções adicionais de nível de rede;
Originado a partir da estrutura do protocolo LAP-D definido pelo Q.921 do ITU-T para sinalização na RDSI-FE pelo canal D;
A função de camada de rede são executadas pela camada de enlace através de atribuição de endereços nível dois (L2) para canais lógicos.
Definições
• O que é Frame Relay ?
▫ Não pede retransmissão caso o pacote chegue com erro;
▫ Possui funções de protocolo conectionless, mas é fim a fim a nível de enlace e rede.
• O Frame Relay é um protocolo orientado por conexões que emprega ligações virtuais;▫ Precisa primeiramente estabelecer uma conexão
antes que dois nós possam se comunicar.
• Em vez de estabelecer e manter uma ligação permanente e dedicada entre a fonte e o destino, o FR se apóia nos Circuitos Virtuais Permanentes (PVC - Permanent Virtual Circuits):▫ Estabelece um comunicação lógica e não física.
Circuitos Frame Relay
Circuitos Frame Relay
• Suporta ainda Circuitos Virtuais Chaveados (SVC - Switched Virtual Circuits), o que permite que circuitos entre nós de destino e de origem sejam estabelecidos dinamicamente;
Circuitos Frame Relay
• Circuitos Virtuais Permanentes (PVC)
▫ Parece um circuito privado, mas são virtuais;
▫ A largura de banda é compartilhada entre múltiplos sites;
▫ Portanto PVCs, proveêm conexões não-dedicadas
por um meio comum;
▫ Caminhos fixos configurados pelo operador do sistema.
Circuitos Frame Relay
Taxa Garantida de Informação (CIR)
• Um CIR (Committes Information Rate) é a quantidade de vazão (throughput) que um provedor de FR garante suportar sob cargas de redes normais;
• Pode variar de 16Kbps até T3 (44,8 Mbps) e é designado a um PVC como parte da configuração da rede;
• É o throughput mínimo garantido de um PVC.
Taxa Garantida de Informação (CIR)
• Se um CIR for muito pequeno, quando a rede ficar congestionada, quadros serão perdidos;
• Em contrapartida, se um CIR for muito alto, você pagará por largura de banda excessiva;
• Pode ser designado a um PVC simétrico ou assimétrico:▫ CIR simétrico garante o mesmo throughput em
cada direção de um PVC;▫ CIR assimétrico não garante.
• Grande flexibilidade das redes FR!
Taxa Garantida de Informação (CIR)
• Quando a transmissão excede o CIR:
▫ Explosão comprometida (Bc – Committed Burst), é a quantidade máxima de dados que um provedor garante entregar num período de tempo específico, T. CIR = Bc/T geralmente T = 1s, logo CIR = Bc mas as unidades são bps e bits;
▫ Explosão Excedente (Be – Excessive Burst), é a quantidade máxima de dados não garantido que um provedor tentará entregar num período específico de tempo;
Taxa Garantida de Informação (CIR)
• Quando a transmissão excede o CIR:
▫ Em outras palavras: um provedor garantirá um Explosão Comprometida de Bc bits e tentará entregar (mas não garantirá) um máximo de Bc + Be bits;
▫ Por exemplo: Um PVC com um CIR de 128 Kbpspoderá ter um Be de 64 Kbps. Isso significa que o provedor tentará suportar transmissões de 192 Kbps.
Taxa Garantida de Informação (CIR)
Taxa Garantida de Informação (CIR)
Taxa Garantida de Informação (CIR)
Taxa Garantida de Informação (CIR)
• A conexão de porta é o circuito local que conecta o nó Frame Relay da rede local ao chaveador do provedor de serviço;
• A capacidade dessa conexão, chamada velocidade da porta, pode ser menor, igual ou maior que a soma dos CIRs.
• Além do PVC, o FR suporta os Circuitos Virtuais Chaveados (SVC - Switched Virtual Circuit);
• Caminhos criados automaticamente por um protocolo de sinalização (Q.933);
• Os SVC são criados dinamicamente, baseados na requisição feitas por vários usuários;
• A rede se encarrega de avaliar o uso de banda gerado por cada usuário e cobrar de acordo;
• A implementação de SVC é mais complexa que PVC, e não foi suportada na primeira geração de equipamentos Frame Relay.
Circuito Virtual Chaveado (SVC)
Funcionamento Básico do FR
• O Frame Relay utiliza uma estrutura simples para criação de circuitos virtuais.
Enlace Físico
caminho virtual
VP
Circuito Virtual
DLCI DADOS
Funcionamento Básico do FR
• DLCI (Data Link Connection Identifier)
▫ São endereços de circuitos virtuais designados aos PVCs e SVCs;
▫ Permitem que haja múltiplos circuitos virtuais, para serem multiplexados usando uma única ligação de rede;
▫ São 10 bits com 2^10 = 1024 possibilidades. Sendo que somente 992 são disponíveis;
▫ O DLCI 0 é reservado para controle de chamada e o DLCI 1023 é para troca de informações.
Funcionamento Básico do FR
• DLCI (Data Link Connection Identifier)
▫ Para redes grandes podem ser estendidos para endereços de 17 bits até 24 bits;
▫ São designados no momento de chamada de configuração ou são pré-mapeados para um nó destino quando os PVCs são inicialmente estabelecidos com o provedor de serviço;
▫ A nível local, podem existir DLCIs iguais.
Funcionamento Básico do FR
Rede Frame Relay
FRAD
HOST PADH
UB
HUB
switch
switch
switch
switch
roteador
Rede Frame Relay
• FRAD (Frame Relay Access Device)▫ Dispositivo responsável pela integração do frame relay
com o protocolo da camada 3, como o IP, por exemplo.▫ Na transmissão o FRAD: Formata as informações na forma de quadros frame relay
antes de enviá-los para o switch▫ Na recepção o FRAD: Retira os dados dos quadros recebidos do switch e
entrega para o dispositivo do usuário em seu formato original.
▫ O FRAD pode ser implementado: Como um dispositivo standalone ou embutido num
roteador, switch, multiplexador ou dispositivo similar.
Rede Frame Relay
Rede Frame Relay
Rede Frame Relay
Rede Frame Relay
• Princípios▫ Não aloca banda dos circuitos até que os dados
sejam realmente enviados pelo meio físico;▫ Se houver algum erro num quadro recebido,
então o quadro é descartado;▫ Não tenta retransmitir informações;▫ Não tenta corrigir erros.
• Baixo delay de propagação▫ Utiliza a banda disponível de maneira eficiente▫ Não perde tempo na entrega dos quadros.
Rede Frame Relay
• Velocidade▫ O serviço Frame Relay é oferecido
normalmente como: Frações de canais T1/E1
Taxas completas de T1/E1
▫ Alguns vendedores oferecem Frame Relay até taxas T3: 45 Mbps.
Rede Frame Relay
• Estratégias de roteamento
▫ Princípio:
Se houver um problema, descarte os dados.
▫ Cada nó da rede frame-relay (switch):
1. Verifica o integridade do quadro através do campo FCS (Frame Check Sequence). Se houver um erro, descarta o quadro;
2. Procura o DLCI do quadro na sua tabela de roteamentointerna. Se não encontrar, descarta o quadro;
3. Envia o quadro para o porta do próximo nó frame relay, conforme definido na tabela de roteamento interna.
Rede Frame Relay
FRAME VÁLIDO ? Testa o campo FCS
SimNão
Discarta
DLCI conhecido ?
Discarta
Envia Frame para Camada 3
CAMADA 1
CAMADA 2
CAMADA 3
SimNão
Rede Frame Relay
• Congestionamento▫ O congestionamento numa rede Frame Relay
pode acontecer por duas razões:1. Receiver Congestion: Um nó recebe mais quadros do que pode processar.
2. Line Congestion: Um nó precisa enviar mais quadros para uma dada
linha numa velocidade superior ao que a linha permite.
▫ Em ambos os casos os nós descartam os quadros por “estouro de buffer”.
Rede Frame Relay
Nó Frame-Relay
Nó Frame-Relay
Nó Frame-Relay
BUFFERRECEPÇÃO
BUFFERTRANSMISSÃO
Os quadros que chegam quando o buffer de recepção está cheio são descartados.
Os quadros que precisam ser enviados quando o buffer de transmissão está cheio são descartados.
Rede Frame Relay
• Mecanismos associados ao controle de congestionamento:▫ Explicit Congestion Notification
▫ Implicit Congestion Notification
▫ Discard Eligibility
Rede Frame Relay
• Explicit Congestion Notification▫ Utiliza os bits: FECN (forward explicit congestion notification)
BECN (backware explicit congestion notification)
Rede Frame Relay
• Suponha que o nó B está entrando em congestionamento:
1. O nó B determina que está entrando em congestionamento
seu buffer está ficando cheio.
2. O nó B informa ao nó C que está entrando em congestionamento
setando o bit FECN dos quadros que são enviados na direção de C.
3. O nó B informa ao nó A que está entrando em congestionamento
setando o bit BECN dos quadros que são enviados na direção de A.
• O bits FECN e BECN são setados nos quadros de todas as DLCI’s que estão passando pelo nó saturado.
Rede Frame Relay
• Implicit Congestion Notification
▫ Ao receber as mensagens FECN e BECN:
Todos os dispositivos de rede deverão reduzir a geração de informações para evitar o congestionamento;
Os equipamentos terminais deverão reduzir a geração de tráfego para evitar congestionamento na rede local.
Rede Frame Relay
• Discard Eligibility▫ No cabeçalho dos quadros frame relay existe um bit denominado
Discard Eligibility (DE). Os quadros com DE=1 serão os primeiros a serem descartados em caso de congestionamento.
Rede Frame Relay
• Discard Eligibility▫ Os quadros com DE = 1 são os primeiros a serem descartados.
▫ Se o descarte dos quadros com DE=1 não for suficiente, os quadros com DE=0 são descartados indiscriminadamente.
bits/s
tempo
CIRDE=1
DE=0