Faculdade Integrada do Ceará FIC Graduação em Redes de ...chaveamento por pacotes para redes de...

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

• 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


• 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 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.

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.


• 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!


• 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;


• 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.


• 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


• 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.


• 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.

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

• 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

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