Plan I
1 Precurseurs : X.25, RNISCommutation de paquets ou circuitsReseau unique, integration des services
2 Concepts de base Frame RelayFonctionnalites et protocolesCircuits Virtuels
3 Debits et controle de flux
4 Architecture et solutions reseau
5 RFC2427 : Multiprotocol Interconnect over Frame Relay
6 LMI—Local Management Interface
Frame Relay 2006–2007 2 / 36
Precurseurs : X.25, RNIS Commutation de paquets ou circuits
Reseau etendu X.25 a commutation de paquets
Precurseur de Frame Relay, ATM, MPLSDefini sur l’interface ETTD—ETCD (UNI)Cicuit Virtuel de bout en bout Permanent (PVC) ou commute (SVC).Avec connexion full-duplex liaison L2 et reseau R3Debit max 64 kb/sCommercialise en France sous le nom TranspacApplications : distributeurs de billets, AX.25 radio amateur en modepaquet.
Modem(DCE)
Modem(DCE)
PSE PSE
Dumb host(DTE)
Host(DTE)
PAD X.25 network
PSTN
(DCE)Modem
PVC2
PVC3
PVC22
SVC100
PVC33Modem(DCE)
Frame Relay 2006–2007 3 / 36
Precurseurs : X.25, RNIS Commutation de paquets ou circuits
Couche reseau du X.25 de bout en bout
R3 : Etablissement / liberation / affectation des CV sur la couche reseau.
Fiabilisation ⇒ surchagre protocolaire, redondance L2
L2 : couche liaison fiabilise protocole LAPB : CRC + Nseq.
Phy1 : interface serie V.24 (EIA/TIA-232, 64 kb/s), X.21 (8 Mb/s).
Adressage hierarchique X.121 :
DCC Country (3 dig) + Network (1 dig) + Terminal Nb (< 10 dig)Il existe RFC1236 “IP to X.121 Address Mapping for DDN”
Facturation “flat billing” = f(debit, Lsegment).
LAPB
(DTE)Host
LAPB framesLAPB
L1 PHy
EIA/TIA−232 (serial)X.21, V35
X.25 Network
X.25 Virtual Circuit
L1 PHy
X.25 PLP
L2L1
X.25 PLP
(DTE)HostModem
(DCE)
Frame Relay 2006–2007 4 / 36
Precurseurs : X.25, RNIS Commutation de paquets ou circuits
Comparaison X.25 et TCP/IP
X.25
X.25 R3 avec connexion
Fiable sur chaque lien
Liens Phy avec fort BER
Lent—retards de traitement
Mode paquet, blocs fixes.
Mux pls connexions sur le lien Phy
Meme chemin des paquets surPVC/SVC
TCP/IP
IP sans connexion, non fiable
TCP fiabilite de bout en bout
Liens Phy de qualite
Rapide
TCP : mode flux d’octets, blocs var
Mux de pls connexions TCP sur IP
Acheminement :
“Meilleur effort” (IP).
Variantes : IP Over X.25 (RFC1356) ; X.25 over TCP/IP (XOT, RFC1613)
Frame Relay 2006–2007 5 / 36
Precurseurs : X.25, RNIS Reseau unique, integration des services
RNIS—Reseau Numerique a Integration de Services
Voix : parole numerisee a fe = 8 kHz est codee sur 8 bits ⇒ 64 kb/sCanaux trafic : B (64 kb/s) et signalisation : D (16/64 kb/s).
BRI—Basic Rate Interface (UNI) : 2B+DPRI—Primary Rate Interface (UNI/NNI) : 30B+D.
Signalisation telephonique par un protocole LAPD et Q.931.
Lignes numeriques de qualite ⇒ simplification L2 X.25 ⇒ Frame Relay.
Frame Relay 2006–2007 6 / 36
Concepts de base Frame Relay Fonctionnalites et protocoles
Technologie Frame RelayRelais de Trame
Definie la couche L2 liaison serie sur la couche Phy
Synchrone : RNIS BRI (2B+D) ou PRI (30B+D)Asynchrone : EIA/TIA-232, 422
Typiquement sur la boucle locale d’acces entre DTE et DCE
DTE : equipement client, (CPE—Customer Premises Equipement)DCE : commutateur d’acces FR de l’operateur (POP—Point Of Presence)
Protocole LAPF (simplification HDLC) :
Detection d’erreur par CRC, pas de Nb trame, ni reprise sur erreur.
Mux pls VC sur une liaison de donnees, adressage local DLCI.
Controle de flux (admission, congestion).
Raccordement des sites distants au bureau central, interconnexion LAN.
LAPF—normes IUT-T Q.922a et ANSI T1.618 pour les donnees
Frame Relay 2006–2007 7 / 36
Concepts de base Frame Relay Fonctionnalites et protocoles
Normes relatives au Frame Relay
Description ITU-T ANSI
Architectural Framework I.233 T1.606Data Link Layer Signaling LAPF Q.922 T1.602Network Layer Signaling (Call) Q.933a T1.617Congestion Management I.370 T1.606Network to Network Interface I.372 T1.617
RFCs :
RFC 1973 PPP in Frame Relay
RFC 2390 Inverse Address Resolution Protocol
RFC 2427 Multiprotocol Interconnect over Frame Relay
RFC 3070 Layer Two Tunneling Protocol (L2TP) over Frame Relay
Frame Relay 2006–2007 8 / 36
Concepts de base Frame Relay Fonctionnalites et protocoles
Reseau Relais de Trames
LAN
Router
PC
Non LAN device
on local loopFrame Relay Cloud (any carrier)Customer Equipment
DCE
DTE
FRAD
DTE :
Routeur (de frontiere) du reseau d’extremite, interconnection LAN.
FRAD—Frame Relay Access Device :
Association trame LAN ↔ DLCI du VCs.Encapsulation de plusieurs protocoles reseau.
Frame Relay 2006–2007 9 / 36
Concepts de base Frame Relay Fonctionnalites et protocoles
Fonctionnalites
Commutation de paquets, oriente connexion.
Encapsulation des donnees des couches sups (Cisco et IETF).
Rajoute un champ d’adresse DLCI et FCS.
Simple : gestion reportee dans les couches sups.
Pas de correction/reprise sur erreur : abandon des trames erronees.Pas de sequencement, ni notification de la source par le destinataire.
Frame Relay 2006–2007 10 / 36
Concepts de base Frame Relay Fonctionnalites et protocoles
Comparaison X.25 et Frame Relay
X.25
3 couches : PHy, Liaison, Reseau.
Switchs cœur R3, traitement ↑
Controle d’erreur sur L2 et L3.
Pas de QoS.
Signalisation dans la bande.
LCI—Logical Channel Id.
Debit 64 kb/s.
Frame Relay
Switchs L2, traitement ↓
L2 est decoupee en 2 :
L2 reseau cœur (LAPF), ctrlcongestionL2 d’acces, QoS et admission
VC du (plan) controle separe.
DLCI—Data Link Channel Id.
Debit jusqu’au 2 Mbit/s.
Frame Relay 2006–2007 11 / 36
Concepts de base Frame Relay Fonctionnalites et protocoles
Comparaison X.25 et Frame Relay—II
Frame Relay 2006–2007 12 / 36
Concepts de base Frame Relay Fonctionnalites et protocoles
Signalisation FR : plan utilisateur
Les nœuds intermediaires sont simples
Norme UIT-T Q.922 Annexe A, ANSI T1.618 pour les donneesDelimitation, alignement (taille), transparence.Multiplexage de trames sur PHy (DLCI).Commutation rapide.
PHy (ISDN, serial)
User process User process
LAPF Q.922 Core
PHy (ISDN, serial)
LAPF Q.922 CoreLAPF Q.922 Core
PHy (ISDN, serial)
Frame Relay 2006–2007 13 / 36
Concepts de base Frame Relay Fonctionnalites et protocoles
Signalisation FR : plan controle
Norme UIT-T Q.933 + Q.931
Frame Relay : Service Access Point Identifier (SAPI) in LAPD = 0.
Plan de controle dans les extremites du reseau : Q.922 = LAPD (Q.921)+ Controle de congestion.
PHy (ISDN, serial)
LAPF Q.922 Core
PHy (ISDN, serial)
LAPF Q.922 Core
PHy (ISDN, serial)
User process User process
Q.931 RNIS Q.931 RNIS
LAPF Q.922 CoreFrame Switching
Frame Relay 2006–2007 14 / 36
Concepts de base Frame Relay Fonctionnalites et protocoles
LAPF—format de trame de base
1 2 3 4 8765
DE
0
1
2 octets
C/R
2−4 octets BECNFECNDLCI extend
DLCIfieldAddress
Flag
Flag
1−4096 octets
F C S
Information
Format de trame derive de la famille HDLC
Adressage multipoint.
Adressage au niveau trame / routage.
Frame Relay 2006–2007 15 / 36
Concepts de base Frame Relay Circuits Virtuels
Circuit Virtuel et DLCI
DTE↔DTE : Circuit Virtuel (VC) de bout en bout :
SVC—Switched VC, commute.PVC—Permanent VC, brasse en permanence par destination.
Mux de plusieurs VCs par interface.
DLCI—Data Link Connection Identifier unique pour VC sur un lien
Table de commutation par port : (Portin,VCin) − (Portout ,VCout)
NB :
DLCI sont locaux sur chaque lien : identifie par le couple (Port,NoVC )
Frame Relay 2006–2007 16 / 36
Concepts de base Frame Relay Circuits Virtuels
Table de commutation des CV
Portin 0
DLCIin Portout DLCIout
203 1 300
DLCI=300
DLCI=200DLCI=100 DLCI=102
DLCI=200
DLCI=203
Portin 0
DLCIin Portout DLCIout
200 1 203
DLCI est sur 10 bits—court, faible perte de la BP.
Certains DLCI sont reserves.
L’acheminement des trames est gere en local : Table
Frame Relay 2006–2007 17 / 36
Debits et controle de flux
Nature de trafic donnees
Burstiness—trafic sporadique ou en rafales.
Partage dynamique de la BP entre les utilisateurs.
Allocation a le demande, reservation / renegociation.
Normes pour le controle : FR1 (terminal) et FR2 (comm. d’acces FR).
Client dispose d’un debit variable dans le temps avec un minimumgaranti et un maximum pouvant theoriquement aller jusqu’au Dlink .
Frame Relay 2006–2007 18 / 36
Debits et controle de flux
Gestion des debits
Dline Dmax ≤ Dline
CIRi
EIRiCIRi + EIRi = Dmax
CIR-Committed Info Rate
EIR-Excess Info Rate
Dmax(PIR)
PIR-Peak Info Rate
Chaque PVC sur le lien a une BP garantie—contrat de trafic CIRi
Possible : CIR1 + CIR2 + . . . + CIRN > Dline .
MUX statistique car trafic en rafales (burst).
Bit DE = 1 pour les trames a CIR < D < Dmax . Typiquement :
∑
i CIR i
Dline≈ 5. (1)
Frame Relay 2006–2007 19 / 36
Debits et controle de flux
Exemple
Dline
CIRi
Dmax(PIR)
Bits
Time
DE=0 DE=1 Drop
EIRi
Frame Relay 2006–2007 20 / 36
Debits et controle de flux
Politique d’admission
Example
Dlink = 64 Kbit/s
CIR = 32 Kbit/s, Tc = 0.5 s ⇒ Bc = CIR · Tc = 16000 Kbit
Nf = 3200 bits, taille d’une rafale (trame)
0.05 0.10 0.25
Frames
RX bitcounterBr 3200
DE=1 DE=1
F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7t, s
bits
Bc = 16000
Tc = 0.5
Br − Bc = 6400
︷ ︸︸ ︷
Bc + Be = 22400
Other VCs OK !
on VCn
Frame Relay 2006–2007 21 / 36
Debits et controle de flux
Multiplexage statistique
U1
U2
U3
T
Les trames transmises simultanement par les utilisateurs differents sontperdues.
Frame Relay 2006–2007 22 / 36
Debits et controle de flux
Controle de flux
Interface de sortie occupee
⇒ trame en file d’attente
⇒ delai : pas de rx d’ACK par la source
⇒ retransmission
⇒ congestion du reseau
4 etapes :1 Transmission normale des trames2 Congestions : indication par FECN/BECN3 Congestions + depassement du contrat (D > CIRi ) : FECN/BECN
positionnes dans les trames transmises.abandon de trames avec DE = 1.4 Reseau totalement congestionne—toutes les trames rejetees.
Frame Relay 2006–2007 23 / 36
Debits et controle de flux
Forward/Backward-ECN
ECN = Explicite Congestion Notification.
Congestion dans un nœud ⇒ marquage de toutes les trames sur tous lesVCs.
DTEs informes reduisent leur debit (ex. mise en tampon).
Deux types :
FECN—Forward Excplicit Congestion Notification
FECN = 1 : DTE recepteur est averti de congestions.
BECN—Backward Explicit Congestion Notification
BECN = 1 : DTE emetteur est averti de congestions.
Frame Relay 2006–2007 24 / 36
Architecture et solutions reseau
Topologie etoile FR
Avantages FR :Tarifs FR ne dependent pas de la distance. Facturation au contrat CIRSecurite : serveurs au cœur d’etoile (pare-feu, DMZ).Partage de la LL (boucle locale), mux pls VC / dest.Multiprotocole over FR (IP, Ethernet,...).Faibles : delai, gigue, pertes, surcharge entetes.
Inconvenient : goulot d’etranglement sur la LL cœur d’etoile.
Nuage FR ≈ hub/switch distribue sur L2 liaison
Frame Relay 2006–2007 25 / 36
Architecture et solutions reseau
Topology FR point-a-point
Fiabilite
Couverture des zones etendues
avec le meme equipement ! (sinon N(N−1)2 liens)
Frame Relay 2006–2007 26 / 36
Architecture et solutions reseau
Connectivite point a multipoint
FR est NBMA—Non-Broadcast Multiple Access
“Split horizon” : pb avec PVCs multiples sur la meme interface
Faire une correspondance DLCI ↔ IP distant
manuellementInverse ARP
Solution : utilisation des sous-interfaces serial 0/0.1
Frame Relay 2006–2007 27 / 36
RFC2427 : Multiprotocol Interconnect over Frame Relay
Format de trame et encapsulation
Concerne le fonctionnement des DTEs.Trafic reseau sur la dorsale FR : pontage et commutation.
2 octets
1 2 3 4 8765
DE
0
1
C/R
2−4 octets BECNFECN
Control (UI=0x03)
PAD (if required) (0x00)
NLPID
Flag
1−4096 octets
F C S
Information
DLCI extend
DLCIfieldAddress
FlagNLPID Protocole encapsule
0x08 Q.9330x80 SNAP0x81 ISO CLNP0x8E IPv60xCC IPv40xCF PPP in Frame Relay
Frame Relay 2006–2007 28 / 36
RFC2427 : Multiprotocol Interconnect over Frame Relay
Commutation et pontage
Besoin : transit des paquets ”routes”(couches sups) et ”pontes” (conversion detrames). Pb : pas de NLPID pour tous lesprotocoles.
Entete complementaire Sub-Network Access
Protocol (SNAP=OUI+PID). OUI du
gestionnaire des PID protocoles encapsules.Routage : Ethertype OUI=0x00-00-00Pontage : 802.1 organization codeOUI=0x00-80-C2
Exemple Ethernet over Frame Relay.
Bridged Ethernet/802.3 Frame+-------------------------------+| Q.922 Address |+---------------+---------------+| Control 0x03 | pad 0x00 |+---------------+---------------+| NLPID 0x80 | OUI 0x00 |+---------------+ --+| OUI 0x80-C2 |+-------------------------------+| PID 0x00-01 or 0x00-07 |+-------------------------------+| MAC destination address |: :| |+-------------------------------+| (remainder of MAC frame) |+-------------------------------+| LAN FCS (if PID is 0x00-01) |+-------------------------------+| FCS |+-------------------------------+
Frame Relay 2006–2007 29 / 36
RFC2427 : Multiprotocol Interconnect over Frame Relay
Resolution d’adresses dynamique sur PVCs
Probleme :
Encapsulation d’un message ARP sur une trame FR avec entete SNAP.
DLCIs local au lien (non au DTE) ⇒ toutes les @HW src/dest dans larequete ARP sont invalides !
Solution :
CV est de bout en bout ⇒ prendre DLCI comme @HW.
Dans la reponse la source identifie la destination associee.
ARP response from B as modified by A
ar$op 2 (response)
ar$sha 0x0C21 (DLCI 50)
ar$spa pB
ar$tha 0x1061 (DLCI 70)
ar$tpa pA
Frame Relay 2006–2007 30 / 36
LMI—Local Management Interface
FR LMI—Local Management Interface
Defini par ANSI T1.617 Annexe D et ITU-T Q.933 Annexe A.
Adressage global : DLCI global = ID du DTE (Routeur)
Controle du status de la boucle locale et des PVCs par keepalives
Multicast : MAJ du routage et resolution d’adresses groupees.
Router
DCE
AccessSwitch
Local loop Local loop
LMILMI
DTE DTEDCE
Cloud (any carrier)
Frame Relay 2006–2007 31 / 36
LMI—Local Management Interface
DLCI utilisables et reserves
DLCI Type de VCs
0 LMI (ANSI, ITU)1–15 Reserve a l’usage futur
16–991 Utilisables992–1007 CLLM1008–1018 Reserve a l’usage futur (ANSI, ITU)1019-1022 Cisco multicast
1023 LMI Cisco
NB :
Requete du status vers le SwFR pour 3 types LMI : ANSI, ITU, Cisco.
Ecoute sur DLCI 0 et 1023 ar defaut (mode auto-sensing)
Frame Relay 2006–2007 32 / 36
LMI—Local Management Interface
Limitations sur un nombre de CV (et DLCI) utilisables
Theoriquement ≈ 1000 DLCI (sur 10 bits) sur un lien physique
En pratique—beaucoup moins. Facteurs limitants :
Nombre d’IDB (Interface Descriptor Blocks) supportes par l’IOS.”LMI status report” doit etre contenu dans un seul packet :
Ex : MTU par defaut 1500 octets = 20o (entete LMI) + 5o par DLCI pourle message de statut. Bilan : (1500 - 20) / 5 ≈ 296 DLCIs
Type de commutation de trame (suppose par defaut ”fast switching”).Routage dynamique qui consomme de la CPU / memoire....
Frame Relay 2006–2007 33 / 36
LMI—Local Management Interface
Formats de trame LAPD et LMI
Address FCSLMI messageFlag
01111110Flag
01111110
2 21 1Variable1 1 1 1
Address FCS01111110Flag Flag
01111110
Bytes1 12 2Variable
Control PD CR MT
Data
Compatible avec LAPD (RNIS)
Address : DLCI 10 bit
Controle : UI (Unnumbered Info), trame de supervision
Protocol Discriminator (PD) : 0x09
Call Reference (CR) : 0
Message Type (MT) : Status Enquiry 0x75, Status Update 0x7D. Keepalive pourverifier integrite des couches phy / liaison (routage !)
Frame Relay 2006–2007 34 / 36
LMI—Local Management Interface
LMI : PVCs configures sur la boucle locale
Inverse ARP : mapping DLCI ⇒ IP distantrequete est envoye sur chaque VC !
pour chaque protocole couche 3 supporte.
Frame Relay 2006–2007 35 / 36
LMI—Local Management Interface
References
[Reseaux HD]
D. Kofman et M. Gagnaire, Reseaux Haut Debit, 2eme edition, Dunod, Paris,1999
[MFA Forum]
www.mfaforum.org MPLS, Frame Relay et ATM forum.
[RFCs :]
1101, 1122, 1123, 1183, 1713, 1794, 1912, 1995, 1996, 2010, 2136, 2137, 2181,2308, 2317, 2535-2541, 2606.
Frame Relay 2006–2007 36 / 36