Tài liệu Frame Relay, giải pháp cho các doanh nghiệp và tập đoàn (Phần 1) docx

Frame Relay, giải pháp cho doanh nghiệp tập đồn (Phần 1)  Nguồn : quantrimang.com  Frame Relay ? Frame Relay dịch vụ truyền số liệu mạng diện rộng dựa cơng nghệ chuyển mạch gói Đây chuẩn CCITT [1] ANSI [2] định q trình truyền liệu qua mạng liệu cơng cộng Hiện Frame Relay phục vụ cho khách hàng có nhu cầu kết nối mạng diện rộng sử dụng ứng dụng riêng với tốc độ kết nối cao (băng thông tối đa 44,736 Mbit/s) phục vụ cho ứng dụng phức tạp tiếng nói, âm hình ảnh Đặc điểm Frame Relay truyền thông tin qua mạng diện rộng việc chia liệu thành gói tin Mỗi gói tin qua dãy thiết bị chuyển mạch mạng Frame Relay để đến đích Chúng ta biết, công nghệ WAN phân chia ví dụ đường dây thuê bao "leased line" (T1, E1), chuyển mạch kênh (POTS, ISDN), chuyển mạch gói (X.25, Frame Relay) v.v Chính Frame Relay cơng nghệ chuyển mạch gói, hoạt động lớp vật lý liên kết liệu mơ hình OSI [3] khơng có chế kiểm sốt lỗi, việc kiểm soát lỗi phải nhờ vào giao thức lớp TCP [4] chẳng hạn tốc độ truyền liệu Frame Relay nhanh số công nghệ WAN khác Ngày Frame Relay giao thức chuẩn cơng nghiệp, xử lý nhiều kênh truyền sử dụng HDLC [5] để đóng gói liệu thiết bị kết nối Phương thức hoạt động Frame Relay xem giao diện người dùng thiết bị mạng Mạng cung cấp giao diện Frame Relay mạng nhà cung cấp dịch vụ hay mạng thiết bị tư nhân quản lý Một mạng Frame Relay bao gồm máy tính, máy chủ phía người dùng; thiết bị truy cấp Frame Relay định tuyến hay môđem; thiết bị mạng Frame Relay thiết bị chuyển mạch, định tuyến, CDU/CSU [6] hay dồn kênh mơ tả Hình Hình : Frame Relay định trình liên kết định tuyến thiết bị chuyển mạch truy nhập cục nhà cung cấp dịch vụ Chúng ta triển khai dịch vụ Frame Relay công cộng việc đặt thiết bị chuyển mạch Frame Relay tổng đài (central ofice) nhà cung cấp dich vụ viễn thông Trong trường hợp này, khách hàng có lợi ích trả phí theo tốc độ truyền không cần phải nhiều thời gian vào việc quản trị hay bảo trì thiết bị dịch vụ mạng Hiện không tồn chuẩn cho liên kết thiết bị bên mạng Frame Relay Bởi việc hỗ trợ giao diện Frame Relay không thiết giao thức Frame Relay phải sử dụng thiết bị mạng Như vậy, chuyển mạch kênh truyền thống, chuyển mạch gói hay kết hợp lai ghép cơng nghệ sử dụng mơ tả Hình Hình : Frame Relay sử dụng giao diện với mạng thiết bị chuyển mạch Frame Relay định tuyến Các đường kết nối thiết bị người dùng với thiết bị mạng hoạt động tốc độ truyền lựa chọn từ nhiều tốc độ liệu Các tốc độ 56 Kbit/s 1.544 Mbit/s đặc trưng, Frame Relay hỗ trợ tốc độ thấp cao Sau số thuật ngữ liên quan đến Frame Relay có sử dụng báo: +Access rate: Tốc độ đồng hồ (tốc độ cổng) kết nối đến mạng Frame Relay Đây tốc độ mà liệu truyền hay đến mạng +DLCI (Data-link connection identifier): DLCI [10] giá trị số nhận diện kênh lôgic thiết bị nguồn thiết bị đích Thiết bị chuyển mạch Frame Relay tham chiếu đến giá trị DLCI cặp định tuyến để tạo kênh truyền ảo cố định (PVC [11]) +LMI (local management interface): Một chuẩn báo hiệu thiết bị CPE [9] thiết bị chuyển mạch Frame Relay có trách nhiệm quản lý kết nối trì trạng thái thiết bị Đây tập nâng cao đặc tả Frame Relay sở LMI bao gồm hỗ trợ chế "keepalive" (duy trì hoạt động) kiểm tra dịng liệu lưu thông; chế "multicast" cung cấp cho máy chủ mạng DLCI cục DLCI multicast; Định địa toàn (global addressing) cho giá trị DLCI có ý nghĩa tổng thể mạng Frame Relay; chế "status" cung cấp báo cáo trạng thái "on-going" DLCI biết tới thiết bị chuyển mạch Tồn ba dạng LMI hỗ trợ định tuyến Cisco ansi, cisco, q933a +CIR (Committed information rate): tốc độ đo bit giây mà nhà cung cấp dịch vụ cam kết +FECN (Forward explicit congestion notification): Một thiết lập bit frame (khung) thông báo cho DTE biết thủ tục ngăn chặn tắc nghẽn phải khởi tạo thiết bị nhận Khi thiết bị chuyển mạch Frame Relay nhận thấy có tắc nghẽn mạng, gửi gói tin FECN đến thiết bị đích, thơng báo có tắc nghẽn xuất +BECN (Backward explicit congestion notification): Một thiết lập bit frame (khung) thông báo cho DTE biết thủ tục ngăn ngừa tắc nghẽn phải khởi tạo thiết bị gửi Như Hình thiết bị chuyển mạch Frame Relay nhận thấy có tắc nghẽn mạng, gửi gói tin BECN đến định tuyến nguồn, dẫn định tuyến giảm tốc độ truyền nơi mà gửi gói tin Nếu định tuyến nhận gói BECN khe thời gian thời giảm tốc độ truyền 25% +Discard eligibility (DE) indicator: Một thiết lập bit thông báo frame (khung) bị loại bỏ gói tin tắc nghẽn xuất Trong định tuyến phát có tắc nghẽn mạng, thiết bị chuyển mạch Frame Relay loại bỏ gói tin với việc thiết lập bit DE Hình :Một thiết bị chuyển mạch Frame Relay gửi gói tin BECN để ngăn chặn tắc nghẽn Sự dồn kênh DLCI Đóng vai trò giao diện người dùng thiết bị mạng, Frame Relay cung cấp cách thức để dồn kênh nhiều trao đổi liệu lôgic (kênh ảo), thông qua môi trường vật lý chia xẻ nhờ gán giá trị DLCI (xem giải thích phần trên) cho đôi DTE/DCE [7,8] thiết bị Với việc dồn kênh Frame Relay bạn sử dụng băng thơng sẵn có cách động hiệu Khác với ISDN [14] (băng thông kênh không thay đổi), với Frame Relay, kênh sử dụng phần băng thơng mà kênh khác không sử dụng đến, miễn tổng băng thơng chúng khơng đổi Chính lý Frame Relay cho phép người dùng chia xẻ băng thông với chi phí giảm Chẳng hạn có WAN sử dụng Frame Relay Frame Relay tương đương với nhóm đường truyền th bao Cơng ty điện thoại thường chủ có trách nhiệm bảo tồn trì đường truyền Bạn chọn đường để thuê giành riêng cho công ty bạn hay bạn trả chi phí thấp thuê kênh đường chia xẻ Tất nhiên Frame Relay chạy hồn tồn mạng cá nhân, sử dụng theo cách Các chuẩn Frame Relay hướng đến PVC [11] mà chúng cấu hình người quản trị quản lý mạng Frame Relay Một PVC (permanent virtual circuit) hiểu kênh ảo thiết lập cố định Ví dụ Hình có ba PVC, PVC từ A đến B có giá trị DLCI A 325 giá trị DLCI B 44, từ B đến C có giá trị DLCI tương ứng 52 417, từ C đến A 52 910 Trong đặc tả Frame Relay sở (khơng mở rộng), DLCI có ý nghĩa cục : thân giá trị DLCI không WAN Frame Relay Hai thiết bị DTE nối với kênh ảo sử dụng giá trị DLCI khác để tham chiếu đến kết nối mô tả Hình Hình 4: Các thiết bị đầu cuối hai đầu kết nối sử dụng số DLCI khác để tham chiếu đến kết nối Cuối cùng, thiết bị chuyển mạch nhà cung cấp dịch vụ xây dựng bảng giá trị DLCI tham chiếu đến cổng (outbound port) Khi mà frame (khung) nhận được, thiết bị chuyển mạch phân tích nhận diện kết nối chuyển giao frame (khung) tới cổng liên quan Một kênh truyền trọn vẹn thiết lập trước frame (khung) gửi Định dạng frame (khung) Định dạng khung Frame Relay mơ tả Hình Các trường Flag cho thấy điểm bắt đầu kết thúc khung Frame Relay Kế theo trường Flag đánh dấu đầu khung byte thông tin địa Mười bit hai byte tạo thành ID kênh thời (chính giá trị DLCI) Tiếp theo trường khung Frame Relay : Flag : Chỉ điểm bắt đầu kết thúc khung Frame Relay Address : Chỉ độ dài trường địa Mặc dù địa Frame Relay có độ dài byte, bit địa tính đến khả mở rộng độ dài địa tương lai Tám bít byte trường Address sử dụng để địa Địa bao gồm thông tin sau: - Giá trị DLCI : giá trị DLCI bao gồm 10 bit trường Address - Congestion Control (điều khiển tắc nghẽn) : Ba bit cuối trường Address để điều khiển chế thông báo tắc nghẽn Frame Relay Những bit bit FECN, BECN DE (xem giải thích thuật ngữ phần trên) Data : Trường thay đổi độ dài có chứa liệu đóng gói lớp FCS (Frame check sequence) : Được sử dụng để đảm bảo tồn vẹn liệụ truyền Hình : Các trường Flag giới hạn điểm đầu cuối frame Phương thức định địa Trong Hình 6, giả sử hai PVC [11], Atlanta Los Angeles San Jose Pittsburgh Los Angeles sử dụng DLCI 22 để tham chiếu đến PVC với Atlanta, Atlanta tham chiếu đến PVC số DLCI 82 Tương tự San Jose sử dụng số DLCI 12 để tham chiếu đến PVC với Pittsburgh Pittsburgh sử dụng DLCI 62 Mạng sử dụng chế (internal mechanism) để lưu giữ hai nhận diện PVC có ý nghĩa cục khác biệt Hình 6: Một ví dụ việc sử dụng DLCI mạng Frame Relay Vùng địa DLCI có giới hạn 10 bit (xem phần sau) Như có khả tạo 1024 địa DLCI Phần sử dụng địa xác định kiểu LMI sử dụng Kiểu LMI Cisco hỗ trợ phạm vi địa DLCI từ 16 đến 992 cho liệu người dùng Phần lại giành cho nhà cung cấp dịch vụ Nó bao gồm thông điệp LMI địa multicast LMI : Bổ sung Cisco vào Frame Relay Sự phát triển lịch sử phát triển Frame Relay năm 1990 mà Cisco Systems, StraCom, Northern Telecom Digital Equipment Corporation thành lập nhóm tập chung vào việc phát triển công nghệ Frame Relay thúc đẩy việc đưa sản phẩm hoạt động Nhóm phát triển đặc tả tuân theo giao thức Frame Relay sở Họ mở rộng qua việc bổ sung khả phục vụ môi trường kết nối mạng phức tạp Các mở rộng Frame Relay quy tụ LMI (local management interface) Các mở rộng LMI Ngoài chức giao thức Frame Relay sở cho truyền liệu, đặc tả Frame Relay bao gồm mở rộng LMI cho phép hỗ trợ kết nối mạng lớn phức tạp cách dễ dàng Sau tóm tắt mở rộng LMI: - Virtual circuit status messages (common) – Cung cấp liên lạc đồng hoá mạng thiết bị người dùng, báo cáo theo định kỳ tồn PVC [11] mới, xoá PVC tồn thơng tin chung tính tốn vẹn PVC Các Virtual circuit status message ngăn ngừa việc gửi liệu qua PVC không tồn lâu - Multicasting (optional) – Cho phép thực thể gửi truyền frame (khung) đơn chuyển giao qua mạng tới nhiều thực thể nhận Như multicasting hỗ trợ việc vận chuyển hiệu thông điệp giao thức định tuyến giao thức giải pháp địa mà chúng phải gửi đồng thời tới nhiều đích - Global addressing (optional) – Đem lại cho kết nối nhận biết cách tổng thể (global), cho phép chúng sử dụng để nhận diện giao diện cụ thể với mạng Frame Relay Global addressing làm cho mạng Frame Relay giống mạng LAN cách định địa Các giao thức giải pháp địa (Address resolution protocol) thực qua Frame Relay xác chúng thực qua mạng LAN - Simple flow control (optional) - Chuẩn bị đầy đủ cho chế điều khiển lưu lượng XON/XOFF áp dụng vào giao diện Frame Relay toàn Sau khảo sát số đặc tính LMI : +Global addressing: Ngồi đặc tính chung (common) LMI, mở rộng LMI tuỳ chọn (optional) đặc biệt sử dụng hữu ích mơi trường kết nối mạng Mở rộng LMI tuỳ chọn quan trọng Global Addressing Với mở rộng này, giá trị chèn vào trường DLCI frame địa có ý nghĩa tổng thể thiết bị người dùng cuối riêng lẻ (ví dụ định tuyến) Như đề cập, đặc tả Frame Relay sở (không mở rộng) hỗ trợ giá trị cho trường DLCI mà nhận diện PVC [11] với ý nghĩa cục Trong trường hợp này, khơng có địa nhận diện địa mạng node gán cho giao diện Bởi địa không tồn tại, nên chúng bị phát giải pháp địa truyền thống kỹ thuật khám phá Điều có nghĩa với việc định địa Frame Relay bình thường, phải sử dụng cấu hình tĩnh (static map) để tham chiếu tới chúng Các cấu hình tĩnh cho định tuyến biết DLCI sử dụng để tìm thiết bị xa địa kết nối mạng có liên quan Trong Hinh 6, ý giao diện có nhận diện riêng Giả sử Pittsburgh phải gửi frame tới San Jose Giá trị DLCI đầu cuối San Jose VC 12 62 đầu cuối Pittsburgh Như Pittsburgh chiếm chỗ giá trị 62 trường DLCI gửi frame (khung) vào mạng Frame Relay để tới San Jose Mỗi giao diện định tuyến có giá trị phân biệt nhận diện nút mạng nó, thiết bị riêng lẻ phân biệt với Điều cho phép định tuyến môi trường tổng thể Global addressing cung cấp lợi ích có ý nghĩa mạng lớn tổng thể +Multicasting inverse ARP: Multicasting đặc tính LMI tuỳ chọn khác Các nhóm Multicast thiết kế dãy bốn giá trị DLCI giành riêng (1019 đến 1022) Các frame gửi thiết bị có sử dụng DLCI giành riêng tạo thêm mạng gửi đến tất điểm tập (bộ) thiết kế Sự mở rộng multicasting định nghĩa thơng điệp LMI mà thơng báo cho thiết bị người dùng thêm, xoá hiển diện nhóm multicast Trong mạng có nắm lấy lợi định tuyến động, thơng tin định tuyến phải trao đổi định tuyến với Các thông điệp định tuyến gửi cách hiệu việc sử dụng frame với DLCI multicast Điều cho phép thơng điệp gửi tới nhóm định tuyến cụ thể Hình : Inverse ARP Cơ chế Inverse ARP [13] cho phép định tuyến tự động xây dựng Frame Relay map, mô tả hình vẽ Bộ định tuyến nhận DLCI mà chúng sử dụng thiết bị chuyển mạch thời gian trao đổi LMI lúc ban đầu Bộ định tuyến sau gửi Inverse ARP request tới DLCI cho giao thức cấu hình giao diện giao thức hỗ trợ Thông tin phản hồi từ Inverse ARP sử dụng sau để xây dựng Frame Relay map +Frame Relay map: Địa định tuyến tiếp sau xác định từ bảng định tuyến phải dùng để xác định DLCI nhu mơ tả Hình Gioải pháp thực thông qua cấu trúc liệu gọi Frame Relay map Bảng định tuyến sau sử dụng để cung cấp địa giao thức định tuyến tiếp sau hay DLCI cho lưu lượng Cấu trúc liệu cấu hình tĩnh định tuyến đặc tính Inverse ARP sử dụng để cài đặt tự động cho Frame Relay map Hình 8: Frame Relay map + Frame Relay switching table (bảng chuyển mạch Frame Relay): Frame Relay switching table bao gồm bốn đầu vào: hai cho cổng đến (incoming port) DLCI, hai cho cổng (outgoing port) DLCI mơ tả hình vẽ Cho nên DLCI xếp lại qua thiết bị chuyển mạch Hình : Bảng chuyển mạch Frame Relay Đến biết số phương thức hoạt động Frame Relay tóm tắt việc thực Frame Relay sau Các bước thực Frame Relay Bước 1: Đăng ký dịch vụ Frame Relay với nhà cung cấp dịch vụ (ở Việt nam Công ty VDC) Bước 2: Kết nối định tuyến, trực tiếp thông qua CSU/DSU tới thiết bị chuyển mạch Frame Relay Bước 3: Khi định tuyến CPE [9] hoạt động, gửi thông điệp “status inquiry” (điều tra trạng thái) đến thiết bị chuyển mạch Frame Relay Thông điệp thông báo cho thiết bị chuyển mạch trạng thái định tuyến yêu cầu thiết bị chuyển mạch cung cấp trạng thái kết nối định tuyến xa khác mà muốn trao đổi liệu Bước 4: Khi thiết bị chuyển mạch Frame Relay nhận yêu cầu, trả lời với thơng điệp “Status” (trạng thái) có chứa DLCI định tuyến xa cho định tuyến muốn truyền liệu Bước 5: Cho DLCI mà định tuyến nhận thông qua thông điệp Inverse ARP (nếu Inverse ARP không hoạt động định tuyến xa không hỗ trợ Inverse ARP bạn cần phải cấu hình giá trị DLCI địa IP cho định tuyến xa), đầu vào tham chiếu tạo bảng Frame Relay map Nó bao gồm DLCI cục bộ, địa lớp mạng định tuyến xa trạng thái kết nối Chú ý giá trị DLCI DLCI cấu hình cục định tuyến, DLCI mà định tuyến xa sử dụng Có ba trạng thái kết nối thể trọng bảng Frame Relay map : +Active state : Chỉ kết nối hoạt động định tuyến trao đổi liệu +Inactive state : Chỉ kết nối cục tới thiết bị chuyển mạch Frame Relay hoạt động, kết nối định tuyến xa tới thiết bị chuyển mạch Frame Relay khơng hoạt động +Deleted state : Chỉ không nhận LMI từ thiết bị chuyển mạch Frame Relay hay khơng có dịch vụ định tuyến CPE thiết bị chuyển mạch Frame Relay xuất Bước 7: Cứ 60 giây, định tuyến lại trao đổi thông điệp Inverse ARP lần Bước 8: Mặc định, 10 giây (hay theo cấu hình), định tuyến CPE (9) gửi thông điệp “keepalive” cho thiết bị chuyển mạch Frame Relay Mục đích thơng điệp “keepalive” kiểm tra xem thiết bị chuyển mạch Frame Relay có cịn hoạt động Hình 10 : Các bước thực Frame Relay Lời kết Hiện Cơng ty VDC có thêm đối tác cung cấp dịch vụ Frame Relay NTT, Equant, KDDI, REACH VITC mở rộng khả cung cấp dịch vụ đến 500 điểm toàn cầu Dịch vụ Frame Relay công ty cung cấp đạt tốc độ 15 Mb/s với khoảng 150 kênh thuê bao khách hàng tồn quốc.Tính tới thời điểm này, VDC NTT Communications có khoảng 30 khách hàng sử dụng dịch vụ Frame Relay, có nhiều doanh nghiệp nước khu chế xuất Việt Nam Trong tương lai gần, băng thông quốc tế hai nhà cung cấp dịch vụ Frame Relay, VDC NTT Communications, nâng cấp nhằm thoả mãn nhu cầu sử dụng dịch vụ ngày tăng doanh nhiệp nước Frame Relay trở thành giải pháp công nghệ hàng đầu cho doanh nghiệp tập đoàn lớn - tổ chức cần có mạng lưới truyền số liệu diện rộng, tiết kiệm chi phí, giảm giá thành nâng cao khả cạnh tranh hoạt động sản xuất kinh doanh Hoàng Hiệp Chú thích [1] CCITT (Consultative Committee for International Telegraph and Telephone) : Uỷ ban tư vấn điện báo điện thoại quốc tế [2] ANSI (American National Standards Institute) : Học viện chuẩn quốc gia Hoa kỳ [3] OSI (Open System Interconnection) :Mơ hình kết nối hệ thống mở [4] TCP (Transmission Control Protocol) : Giao thức điều khiển truyền họ giao thức TCP/IP có chế phát lỗi sau phát lại gói tin bị [5] HDLC (High-Level Data Link Control) : Đây chuẩn đóng gói liệu mạng diện rộng (WAN) ISO; HDLC hỗ trợ hai cấu hình (point-to-point) (điểmđiểm) multipoint (nhiều điểm) [6] CDU/CSU (Channel service unit/ Data service unit) : Một thiết bị giao diện số kết nối thiết bị người dùng cuối với đường dây điện thoại cục [7] DTE (Data terminal equipment) : Một thiết bị phía người dùng cuối thuộc giao diện người dùng mạng xem thiết bị gửi hay nhận liệu hay hai (thường định tuyến) Một DTE nối với mạng liệu thơng qua DCE (ví dụ mơđem) đặc biệt sử dụng tín hiệu đồng hồ tạo DCE Các DTE bao gồm thiết bị máy tính, chueenr đổi giao thức, dồn kênh [8] DCE (Data circuit-terminating equipment) : Thiết bị sử dụng để chuyển đổi liệu người dùng từ DTE sang dạng chấp nhận cho dịch vụ Wan Thiết bị DCE thường sử dụng môđem [9] CPE (customer premises equipment) : Thiết bị kết cuối thiết bị đầu cuối, điện thoại hay môđem cung cấp công ty điện thoại, cài đặt nơi khách hàng kết nối với mạng công ty điện thoại [10] DLCI (Data-link connection identifier) : Một giá trị PVC hay SVC mạng Frame Relay Trong đặc tả Frame Relay sở, DLCI có ý nghĩa cục (điều hiểu : thiết bị kết nối sử dụng giá trị khác đề kết nối Trong đặc tả mở rộng LMI, DLCI có ý nghĩa tổng thể (điều hiểu : DLCI thiết bị cuối riêng biệt) [11] PVC (Permanent virtual circuit) : Một kênh ảo thiết lập cố định Các PVC tiết kiệm băng thơng có liên quan đến thiết lập kênh [12] SVC (switched virtual circuit) : Một kênh ảo thiết lập động theo yêu cầu kết thúc việc truyền song Các SVC sử dụng hoàn cảnh mà việc truyền liệu không thường xuyên [13] Inverse ARP (Inverse Address Resolution Protocol) [14] ISDN (Integrated Services Digital Network) : Đây công nghệ mạng diện rộng dựa sở chuyển mạchk kênh cho phép mạng điện thoại truyền liệu tiếng nói [15] MUX : Trong hệ thống truyền thông, MUX viết tắt multiplexing (bộ dồn kênh), thiết bị gửi nhiều tín hiệu kênh truyền thời điểm dạng tín hiệu đơn, phức đến thiết bị khác thu lại (phục hồi lại) tín hiệu riêng biệt vốn có phía thiết bị nhận Thiết bị nhận đơi cịn gọi DEMUX [16] PBX (private branch exchange) : Tổng đâì nhánh riêng, hệ thống chuyển mạch dùng công ty tổ chức để xử lý gọi đến PBX thiết bị cung cấp dịch vụ chuyển mạch thoại nội tư nhân dịch vụ liên quan đến thoại mạng tư nhân   ... cầu sử dụng dịch vụ ngày tăng doanh nhiệp nước Frame Relay trở thành giải pháp công nghệ hàng đầu cho doanh nghiệp tập đồn lớn - tổ chức cần có mạng lưới truyền số liệu diện rộng, tiết kiệm chi... diện cụ thể với mạng Frame Relay Global addressing làm cho mạng Frame Relay giống mạng LAN cách định địa Các giao thức giải pháp địa (Address resolution protocol) thực qua Frame Relay xác chúng... cài đặt tự động cho Frame Relay map Hình 8: Frame Relay map + Frame Relay switching table (bảng chuyển mạch Frame Relay): Frame Relay switching table bao gồm bốn đầu vào: hai cho cổng đến (incoming