PROTOCOLO FRAME RELAY

1. PROTOCOLO FRAME RELAY

2. Comutação por Circuitos • Estabelecimento de conexão • Transmissão dos dados • Finalização da conexão

3. Comutação por Circuitos Vantagens • aplicações a taxas de transmissão fixa • aplicações sensíveis ao atraso • sem congestionamento Desvantagens • desperdício de banda (tráfego em rajadas)

4. Comutação por Circuitos • Comutação por Circuitos Rede Comutada Nó Comutador N2 N5 Computador C1 C4 N4 N1 N3 N6 C2 C3

5. Comutação por Circuitos • Comutação por Circuitos Rede Comutada Nó Comutador N2 N5 Computador C1 C4 N4 N1 N3 N6 C2 C3

6. Comutação por Pacotes • Utilização da banda por demanda • Melhor compartilhamento dos recursos da rede

7. Comutação por Pacotes Vantagens • aplicações com taxa de transmissão variável • rotas alternativas sem estabelecimento de novas conexões Desvantagens • congestionamento • menor confiabilidade • perda da seqüência dos frames

8. Motivação • Evolução do X.25 (criado em 1972) • Grau de confiabilidade • Serviços de comunicação com taxa elevada de erros • Alto overhead • Maior necessidade de processamento pelos nós da rede

9. Motivação • Criação do Frame Relay • Maior demanda por throughput • Meios de comunicação livres de erros (fibra ótica) • Protocolos de transporte confiáveis

10. Frame Relay • Nível de enlace com serviços de nível de rede • Throughput elevado • Reduzido atraso de transmissão • Taxas de até 45 Mbps • Interconexão de LANs • Alocação de banda por demanda

11. Controle de Congestionamento Direção do Congestionamento BECN FECN A Rede B

12. Banda por Demanda • Capacidade de comunicação provida dinamicamente • Não há alocação fixa de banda • Compartilhamento mais eficiente • Ideal para tráfego em rajadas

13. Circuitos Virtuais • PVC - Permanent Virtual Circuit Host A Host B Apl 1 Apl 1 CV 1 CV 1 CV 2 CV 2 Apl 2 Apl 2 Canal Físico CV 3 CV 3 Apl 3 Apl 3

14. Roteador B Switch 2 Roteador A DLCI 8 DLCI 5 DLCI 4 DLCI 8 DLCI 9 DLCI 10 Switch 1 Switch 3 DLCI 3 DLCI 4 Switch 4 Switch 6 DLCI 7 DLCI 5 Switch 5 Roteador D DLCI 5 Roteador C Funcionamento

15. Funcionamento Roteador B Switch 2 Roteador A DLCI 5 DLCI 8 DLCI 4 DLCI 8 DLCI 9 DLCI 10 Switch 1 Switch 3 DLCI 3 DLCI 4 Switch 4 Switch 6 DLCI 7 DLCI 5 Switch 5 Roteador D DLCI 5 Roteador C

16. Introdução : • Por que criar o Frame Relay? • X.25 foi criado em uma época em que as arquiteturas estavam em fase de estudos • A falta de conhecimento dos protocolos que usariam o protocolo X.25,dificultava saber o grau de confiabili- dade requerido (X.25 possui alta confiabilidade) • Serviços dedicados de dados de baixa qualidade

17. Introdução • Por que criar o Frame Relay ? • X.25 possui alto overhead de protocolo • Necessidade de alto nível de processamento nos PS (Packet Switches ) e nos equipamentos de usuário • As redes começaram a demandar maior velocidade dos serviços WAN

18. Introdução • Por que criar o Frame Relay ? • Criação de protocolos como TCP/IP que permitem funções de controle de fluxo e confirmação dos dados recebidos , aliada a melhor confiabilidade do segmento WAN (fibra Óptica)

19. O que é Frame Relay ? • Protocolo de nível de enlace com funções adicio- nais de nível de rede • Originado a partir da estrutura do protocolo LAP-D definido pela rec.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 para canais lógicos

20. O que é Frame Relay ? • Características Básicas: • Não pede retransmissão caso o pacote chegue com erro • A chamada pode ser feita sem conexão (PVC) ou com conexão (SVC).Maior parte dos casos é PVC. • Os frames seguem o mesmo trajeto (circuito virtual) • Possui funções de protocolo conectionless , mas é fim a fim a nível de enlace e rede

21. O que é Frame Relay ? • Utiliza a técnica de comutação por pacotes • Acesso de usuários tipicamente a 2Mbps(outras taxas como E3 também são padronizadas) • Entre as diversas aplicações do Frame Relay temos : • Interconexão de redes locais • Aplicações de dados com tráfego em rajada (Alta vazão e atrasos pequenos,ex:CAD/CAM) • Conexão de voz para sistemas privados (PBX)

22. Conceitos Básicos - Arquitetura Frame Relay Camada Plano C Plano U Plano U Plano C ESPECIFICADO PELO USUÁRIO Q.931(DSS1) Q.931(DSS1) ESPECIFICADO 3 Q.933 Q.933 3 SIN. SVC PELO USUÁRIO SIN. SVC LAPD Q.921 LAPD Q.921 2 2 Q.922-LAPF Q.922-LAPF I.430 OU I.431 I.430 OU I.431 1 1 TERMINAL DO USUÁRIO EQUIPAMENTO DA REDE

23. Conceitos Básicos • A camada acima do DL-CORE(camada 2) pode ser orientada a conexão (X.25 por exemplo) ou sem conexão como IP • O serviço prestado pela camada 2 consiste de 3 fases : • Fase de estabelecimento de conexão • Fase de transferência de dados • Fase de desconexão

24. Conceitos Básicos • Os serviços Frame Relay são de dois tipos : • PVCs (Permanent Virtual Circuit) • São estabelecidos através de programação manual.Todos os parâmetros também são programados.Estes circuitos são monitorados fim-a-fim na interface com a rede e através da rede pelos protocolos LMI(X.36 do ITU) e pela X.76 respectivamente. • SVCs (Switched Virtual Circuit) • São estabelecidos sobre demanda usando o protocolo do plano de controle ITU-T Q.933.Os parâmetros como qualidade de serviço são negociados durante o estabelecimento da chamada PVC

25. Conceitos Básicos • Características do Serviço da camada DL-CORE • Multiplexação e demultiplexação de circuitos lógicos • Inspenção de frames para garantir a transmissão com um número inteiro de octetos (se não tem acrescenta-se zeros) • O tamanho mínimo dos frames é de 262 octetos e o máximo de 1600 octetos • Detecção de erros de quadro • Funções de controle de congestionamento

26. Conceitos Básicos • DLCI - Data Link Connection Identifier • Este número identifica um circuito virtual. • É enviado como endereço de destino do pacote • Existem duas formas de endereçamento: • Local e global

27. Conceitos Básicos • No endereçamento local até 1024 conexões virtuais podem ser ativadas em cada enlace físico (Porta) Frame Relay (10 bits campo dlci) e seu significado é local • As redes públicas utilizam este endereçamento. Na realidade conforme o ITU-T e Frame Relay Forum somente 967 dlcis podem ser alocados para conexões de usuários,sendo 48 para fins de controle e operação da rede

28. Conceitos Básicos • No endereçamento Global um endereço DLCI vale para toda rede, não podendo o mesmo ser re- petido. Assim, o número de conexões virtuais passa a ser 1024 no total (aplicado para SVC) • O plano de endereçamento global é E.164, porém os fabricantes não adotaram e utilizam planos propritários

29. Conceitos Básicos • Quando uma conexão é estabelecida a informação do dlci (Data link Connection Identifier) local é utilizado no caso de PVC. No caso de conexões SVC o número do usuário a ser chamado é enviado e o dlci é definido durante o processo de sinalização (mensagem SET-UP para o ETD chamado e CALL proceeding para o ETD chamador )

30. Conceitos Básicos- Exemplo de endereçamento local (Sistema Host para Terminal) Estação dlci Remote 1 16 Host - dlci 16 Remote 1 Remote 2 17 Remote 3 18 Remote 4 19 INTERFACE NNI Remote 5 20 5 PORTAS DE ACESSO Host - dlci 16 ROUTER SWITCHES FRAME RELAY Remote 2 1 2 3 4 Remote 3 (Vários circuitos lógicos em uma única interface) Host - dlci 16 INTERFACE UNI 5 Host - dlci 16 Remote 4 Remote 5

31. Conceitos Básicos - Endereçamento • No exemplo anterior as portas do comutador do Host devem ser configuradas para cada dlci Ex: DLCI 16 - PORTA 1, DLCI 17- PORTA 2, ETC ... • Observem o uso de dlcis repetidos (significado local) • Os switches estão ligados diretamente mas pode- riam estar conectados a outros switches (Nuvem Frame Relay )

32. Conceitos Básicos - Endereçamento • O pacote atravessa a rede usando o DLCI do destino sendo alterado na interface de acesso no destino • A translação de endereços é feita pelo SWITCH Frame Relay • Normalmente a conexão do ROUTER com o SWITCH é via interface V.35

33. Conceitos Básicos- Aspectos da Topologia • Topologia em estrela • Uso de poucos DLCIs (Reflete em baixo custo) • Estrangulamento do tráfego no Hub pode causar problemas de limitação de banda • Ex: Se o gargalo for um linha de 256kbps e as estações remotas acessam a 56kbps • Baixa tolerância contra falhas

34. Conceitos Básicos - Endereçamento(rede full • mesh) estação1 estação3 estação2 estação6 estação4 estação5

35. Conceitos Básicos - Aspectos da Topologia • Cada nó da rede deve estar conectado a todos os outros via um dlci (5 por estação). • Esta configuração é chamada de backbone e é utilizada em redes públicas • Não é recomendada para redes muito grandes • Grande número de DLCIs • Grande número de linhas dedicadas

36. Conceitos básicos - Endereçamento Endereço terminal de acesso Switch estação 1 Estação 2 Dlci 16 Dlci 16 Porta 1 Dlci 17 Dlci 17 Porta2 Estação 3 Link acesso Dlci 18 Dlci 18 Porta3 Estação4 Dlci 19 Dlci 19 Porta4 Estação 5 Estação 6 Dlci 20 Dlci 20 Porta5

37. Conceitos Básicos - Questão BROADCAST • Os Routers tratam a rede Frame Relay como um meio broadcast, de tempos em tempos ele envia um quadro multicast para atualização das tabelas de roteamento, como este quadro vai para todas as localidades ele deve ser multiplicado para todos os DLCIs da interface, podendo provocar congestionamento

38. Conceitos Básicos - Broadcast

39. Conceitos Básicos - Minimizar o Problema • Uma forma de diminuir é utilizar protocolos de roteamento com maior eficiência e ajustar o tempo de atualização (Maior Timer) • Quando os roteadores estiverem todos com conexão direta via PVC, desabilitar o protocolo de roteamento • Utilizar rotas BACK-UP via rádio, linha ISDN ou até mesmo linhas alugadas • Considerar o tráfego aumentando o parâmetro CIR (Commited Information Rate) e implementar menos DLCI

40. FLAG ENDEREÇO CONTROLE INFORMAÇÕES FCS FLAG • Formato do Quadro Frame Relay 1 OCT 2 OCTS 2 OCTS N OCTS 2 OCTS 1 OCT LAP-F LAP-F -PROTOCOLO DE NÍVEL 2 IMPLEMENTADO COMO DL-CONTROL. NO FRAME RELAY UTILIZADO PARA O PROCESSO DE SINALIZAÇÃO SVC NA UNI FRAME RELAY PODE SER UTILIZADO FIM-A-FIM A CRITÉRIO DO USUÁRIO CORRESPONDE À CAMADA 2 DO DLC-CORE COM CAMPO DE CONTROLE N+2 OCTETOS DL-CORE INFORMAÇÕES FLAG ENDEREÇO FCS FLAG PROTOCOLO DL-CORE - PROTOCOLO LAP-F SEM CAMPO DE CONTROLE O QUAL PODE SER UTILIZADO PARA AUMENTAR O NÚMERO DE CANAIS LÓGICOS (UTILIZAÇÃO DE MAIS DOIS OCTETOS DE CONTROLE COMO ENDEREÇO)

41. Formato do quadro Frame Relay • Flag : Padrão 01111110 usado para delimitar a início e fim do quadro. Para evitar que essa sequência se repita no campo de informação, são inseridos bits 0 depois de uma sequência de 5 uns consecutivos na recepção esses 0s são retirados esse processo é chamado “zero stuffing”.

42. Formato do Quadro Frame Relay • Endereço do DL-Core : • Este campo é usado para multiplexação de circuitos lógicos e controle de congestionamento. Três formatos de endereço são especificados de acordo com o tamanho do campo de endereço

43. 8 7 6 5 4 3 2 1 OCT. 1 DLCI C/R EA=0 OCT. 2 DLCI FECN BECN DE EA=1 • Formato do Quadro Frame Relay • Endereço default (DLCI - 10 BITS)

44. Formato do Quadro Frame Relay • Endereço DLCI com 3 octetos 8 7 6 5 4 3 2 1 OCT. 1 DLCI C/R EA=0 OCT. 2 DLCI FECN BECN DE EA=0 OCT. 3 D/C EA=1 DLCI

45. Formato do Quadro Frame Relay • Endereço DLCI com 4 octetos 8 7 6 5 4 3 2 1 OCT. 1 DLCI C/R EA=0 OCT. 2 DLCI FECN BECN DE EA=0 OCT.3 EA=0 DLCI DLCI D/C OCT.4 EA=1

46. Formato do Quadro Frame Relay • Extensão de Endereço (EA) : Usado para definir o tamanho do cabeçalho.Se este bit é 0 outro octeto de cabeçalho seguirá,no último octeto este bit é posicionado em 1

47. Formato do Quadro Frame Relay • Forward Explicit Congestion Notification : Bit utilizado para evitar a situação de congestiona- mento.Este bit é setado no sentido de transmissão quando a quantidade de informação em fila atinge determinado limiar e é útil quando o destino pode controlar o fluxo da fonte. Este tipo de controle é conhecido como notificação de congestionamento explícita

48. Formato do Quadro Frame Relay • Backward Explicit Congestion Notification : Bit utilizado para evitar a situação de congestiona- mento.Este bit é setado no sentido de contrário da fonte de congestionamento quando a quantidade de informação em fila atinge determinado limiar. Se não existe fluxo em sentido contrário, mensagems do protocolo CLLM (Conso- lidate link level Management ) podem ser enviadas

49. Formato do Quadro Frame Relay • Quando uma mensagem de notificação de congestionamento é recebida é esperado que o usuário reduza a carga oferecida à rede. Normalmente o dispositivo que esta conectado à rede frame relay é um roteador conectando outras redes à rede frame relay. As mensagens recebidas de notificação devem de ser de alguma forma traduzidas para os usuários. Os roteadores anteriores à implementação do frame relay normalmente não implementam tais controles

50. Formato do Quadro Frame Relay • Discard Eligibility (DE) : É usado para descartar quadros quando a rede está congestionada. O DE é ajustado para 1 (Maior probabilidade de descarte) ou para zero (menor probabilidade de descarte) pelo equipamento do usuário no caso de PVC e também pode ser manipulado pela rede no caso de SVC.