04-帧中继配置
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FR(Frame Relay,帧中继)协议是一种简化的X.25广域网协议,是一种统计复用的协议,它能够在单一物理传输线路上提供多条虚电路。每条虚电路用DLCI(Data Link Connection Identifier,数据链路连接标识符)来标识。每条虚电路通过LMI(Local Management Interface,本地管理接口)协议检测和维护虚电路的状态。
支持FR协议的接口有:同步串口(包括其它接口派生出来的同步串口)、POS接口、POS通道接口。
帧中继网络提供了用户设备(如路由器和主机等)之间进行数据通信的能力。用户设备被称作DTE(Data Terminal Equipment,数据终端设备);为用户设备提供接入的设备属于网络设备,被称为DCE(Data Circuit-terminating Equipment,数据电路终接设备)。DTE和DCE之间的接口被称为UNI(User Network Interface,用户网络接口),其中,连接DTE的一端称为DTE接口,连接DCE的一端称为DCE接口;网络与网络之间的接口被称为NNI(Network-to-Network Interface,网间网接口)。在实际应用中,DTE接口只能和DCE接口连接,NNI接口只能和NNI接口连接。如果把设备用做帧中继交换机,帧中继接口类型应该为NNI或DCE。
如图1-1所示,两台DTE设备(Router A和Router D)通过帧中继网络实现互连,Router B和Router C用来代表一个简单的帧中继交换网。可以看出,DTE和DCE只是在UNI处才进行区分;对于两台DTE之间建立的虚电路,不同虚电路段可以对应不同的DLCI。
虚电路VC(Virtual Circuit)是建立在两台网络设备之间共享网络的逻辑电路。根据建立方式的不同,可以将虚电路分为两种类型:
· PVC(Permanent Virtual Circuit,永久虚电路):手工配置产生或者通过LMI协商动态学到的虚电路。
· SVC(Switched Virtual Circuit,交换虚电路):在两个帧中继终端用户之间通过呼叫建立虚电路连接,网络在建好的虚电路上提供数据信息的传送服务,终端用户提供呼叫清除来终止虚电路连接。
DLCI用于标识不同的虚电路,DLCI只在本地接口和与之直接相连的对端接口有效,只具有本地意义,不具有全局有效性。在帧中继网络中,不同的物理接口上相同的DLCI并不表示是同一个虚电路。
帧中继网络用户接口上最多支持1024条虚电路,其中,用户可用的DLCI范围是16~1007。由于帧中继虚电路是面向连接的,本地不同的DLCI连接到不同的对端设备,因此可以认为本地DLCI就是对端设备的“帧中继地址”。
帧中继地址映射是把对端设备的协议地址与对端设备的帧中继地址(本地的DLCI)关联起来,使高层协议能通过对端设备的协议地址寻址到对端设备。
帧中继主要用来承载IP协议,在发送IP报文时,根据路由表只能知道报文的下一跳地址,发送前必须由该地址确定它对应的DLCI。这个过程可以通过查找帧中继地址映射表来完成,地址映射表中存放的是下一跳IP地址和与其对应的DLCI的映射关系(MAP)。
地址映射表可以由手工配置,也可以由InARP(Inverse Address Resolution Protocol,逆向地址解析协议)动态维护。
InARP的工作机制如下:每当发现一条新的虚电路时,如果本地接口上已经配置了IP地址,InARP将启动定时器在该虚电路上发送InARP请求报文给对端,该请求报文中携带了本地的IP地址。发送请求报文的时间间隔缺省为1分钟(该时间称为探测时间,可以通过fr inarp interval命令配置)。
· 如果对端设备收到该请求报文,可以获得本地的IP地址,从而生成地址映射,并发送InARP应答报文进行响应,该应答报文中携带了对端的IP地址,这样本地收到应答报文后同样生成地址映射。本端生成地址映射后,将发送InARP请求报文的时间间隔修改为12分钟(该时间是固定的,称为老化时间),定时器超时后继续发送InARP请求报文,如果某次定时器超时,发现没有收到InARP应答报文,将定时器时间修改为探测时间,如果探测3次都在探测时间内没有得到回应,将学习到的动态地址映射删除。
· 如果本端在探测时间内没有收到InARP应答报文,则一直进行探测,直至进行InARP协商的条件不存在时(本地接口上没有配置IP地址或者PVC处于非激活状态)停止探测。
LMI协议用于管理永久虚电路PVC,包括:通知PVC的增加、探测PVC的删除、监控PVC状态的变更、验证链路的完整性。
系统支持三种LMI协议:
· ITU-T的Q.933附录A
· ANSI的T1.617附录D
为了保证正常通信,DTE侧和DCE侧需要采用相同的LMI协议。
LMI协议的消息类型有两种:状态请求(Status Enquiry)消息和状态(Status)消息。
· 状态请求消息由DTE端发送,用来向DCE端请求虚电路的状态或验证链路完整性。
· 状态消息是当DCE端收到状态请求消息后向DTE端发送的一个应答消息,用于传送虚电路的状态或验证链路完整性。
LMI协议的报文类型有两种:全状态(full)报文、链路完整性验证(LIV,link integrity verification)报文。
· 全状态报文除了用于验证链路的完整性,还传递PVC的状态。
LMI协议的协商过程中需要用到的一些参数定义如表1-1所示。用户可以对这些参数进行配置,达到优化设备运行的目的。
表1-1 LMI协商参数含义
请求PVC状态的计数器(N391) |
1~255 |
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1~10 |
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1~10 |
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用户侧轮询定时器(T391),当为0时,表示禁止LMI协议 |
0~32767(单位:秒) |
10(单位:秒) |
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1~10 |
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1~10 |
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5~30(单位:秒) |
15(单位:秒) |
这些参数由Q.933的附录A规定,各参数的含义如下。
(1) 与DTE相关的参数含义
· N391:用来定义链路完整性请求报文和全状态请求报文的发送比例,即(链路完整性请求报文数:全状态请求报文数) = (N391-1:1)。
· N392:表示在被观察的事件总数中发生错误的门限。
· N393:表示被观察的事件总数。
· T391:这是一个时间变量,它定义了DTE设备发送状态请求报文的时间间隔。
(2) 与DCE相关的参数含义
· N392:表示在被观察的事件总数中发生错误的门限。
· N393:表示被观察的事件总数。
· T392:这是一个时间变量,它定义了DCE设备等待一个状态请求报文的最长时间。
LMI协议的简要工作过程如下:
(1) DTE在物理Up后,先向DCE发送一个全状态请求消息,查询虚电路的状态,且定时器T391开始计时。T391的间隔即为每一个轮询的时间间隔,即每隔T391,DTE发送一个状态请求消息,同时,DTE的计数器V391进行计数。当V391<N391时,DTE发送链路完整性验证的状态请求消息,仅询问“链路完整性”;当V391=N391时,V391清0,且DTE发送全状态请求消息,不仅询问“链路完整性”,而且还询问所有PVC的状态。
(2) DCE收到请求消息后,发送状态消息对DTE所要了解的状态进行应答,同时DCE的轮询定时器T392开始计时,等待下一个状态请求消息。如果T392超时后,DCE没有收到状态请求消息,DCE就记录该错误,错误次数加1。如果在N393个事件中,发生的错误次数超过N392,DCE就认为该物理通路不可用,所有的虚电路不可用。
(3) DTE收到应答消息后,更新链路状态和PVC状态。如果定时器T391超时后,DTE没有收到作为应答的状态消息,就记录该错误,错误次数加1。如果在N393个事件中,发生的错误次数超过N392,DTE就认为该物理通路不可用,所有的虚电路不可用。
帧中继比较典型的应用之一是帧中继接入。帧中继接入即作为用户端承载上层报文,接入到帧中继网络中。
帧中继网络可以是公用网络或者是某一企业的私有网络,如图1-2所示。帧中继网络也可以是直接连接,如图1-3所示。
帧中继DTE侧基本配置 |
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帧中继DCE侧基本配置 |
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表1-3 帧中继DTE侧基本配置
缺省情况下,除以太网接口、VLAN接口外,其它接口封装的链路层协议均为PPP |
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fr encapsulation { ietf | nonstandard } |
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配置帧中继接口类型为DTE或者NNI |
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配置帧中继LMI协议类型 |
fr lmi type { ansi | nonstandard | q933a } |
缺省情况下,接口的LMI协议类型为q933a |
配置DTE侧N391参数的值 |
fr lmi n391dte n391-value |
缺省情况下,DTE侧N391参数的值为6 |
配置DTE侧N392参数的值 |
fr lmi n392dte n392-value |
缺省情况下,DTE侧N392参数的值为3 |
配置DTE侧N393参数的值 |
fr lmi n393dte n393-value |
缺省情况下,DTE侧N393参数的值为4 |
配置DTE侧T391参数的值 |
缺省情况下,DTE侧T391参数的值为10秒 |
表1-4 帧中继DCE侧基本配置
缺省情况下,除以太网接口、VLAN接口外,其它接口封装的链路层协议均为PPP |
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fr encapsulation { ietf | nonstandard } |
||
配置帧中继接口类型为DCE或者NNI |
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配置帧中继LMI协议类型 |
fr lmi type { ansi | nonstandard | q933a } |
缺省情况下,接口的LMI协议类型为q933a |
配置DCE侧N392参数的值 |
fr lmi n392dce n392-value |
缺省情况下,DCE侧N392参数的值为3 |
配置DCE侧N393参数的值 |
fr lmi n393dce n393-value |
缺省情况下,DCE侧N393参数的值为4 |
配置DCE侧T392参数的值 |
fr lmi t392dce t392-value |
缺省情况下,DCE侧T392参数的值为15秒 |
当帧中继接口类型是DCE或NNI时,需要为接口(不论是主接口还是子接口)手动创建虚电路。当帧中继接口类型是DTE时,如果接口是主接口,则系统会根据对端设备自动确定虚电路,也可以手工配置虚电路;如果是子接口,则必须手动为接口指定虚电路。
· 如果要在DTE侧手工配置虚电路,则配置的虚电路号必须与相连的DCE侧保持一致。
· 如果DCE侧的DLCI值被改变,在不影响业务的前提下,可以重启两端设备的接口,或者在两端的设备上分别执行命令reset fr inarp清除InARP协议建立的动态地址映射信息,保证DTE能重新尽快学习到正确的地址映射信息。
fr encapsulation { ietf | nonstandard } |
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缺省情况下,静态配置的帧中继虚电路不具备广播属性,动态学习的帧中继虚电路具备广播属性 如果帧中继虚电路具备了广播属性,则所属接口上的广播或组播报文都要在该虚电路上发送一份 |
· 静态配置:手工建立对端IP地址与本地DLCI的映射关系。当网络拓扑比较稳定,短时间内不会有变化或新的用户加入,可以使用静态配置。一方面,它可以保障映射链路不发生变化,使网络链路连接比较稳定,另一方面,它可以防止其他未知用户的攻击,提高网络安全性。
· 动态建立:运行InARP后,可以动态地建立对端IP地址与本地DLCI的映射关系。适用于对端设备也支持InARP且网络较复杂的情况。
可以是主接口、P2MP子接口 |
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使能帧中继InARP功能以建立动态地址映射 |
缺省情况下,帧中继InARP功能处于使能状态 |
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配置InARP学习时的请求报文发送间隔时间 |
fr inarp interval seconds |
缺省情况下,InARP学习时的请求报文发送间隔时间为60秒。 |
帧中继的子接口又可以分为两种类型:点到点(point-to-point)子接口和点到多点(point-to-multipoint)子接口。点到点子接口用于连接单个远端目标,点到多点子接口用于连接多个远端目标。点到多点子接口在一个子接口上配置多条虚电路,每条虚电路都和它相连的远端网络地址建立一个地址映射,这样不同的虚电路就可以到达不同的远端而不会混淆。
地址映射的建立可以用手工配置的方法,也可以利用逆向地址解析协议来动态建立。点到点子接口和点到多点子接口配置虚电路以及地址映射的方法是不同的:
· 点到点子接口:对点到点子接口而言,因为只有唯一的一个对端地址,所以在给子接口配置一条PVC时实际已经确定了对端地址,不能配置静态地址映射,也不能动态学习地址映射。
· 点到多点子接口:对点到多点子接口,对端地址与本地DLCI映射可以通过配置静态地址映射或者通过逆向地址解析协议来确定(InARP在主接口上配置即可)。如果要建立静态地址映射,则应该对每一条虚电路建立静态地址映射关系。
interface interface-type interface-number.subnumber [ p2mp | p2p ] |
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在完成上述配置后,在任意视图下执行display命令可以显示配置后帧中继的运行情况,通过查看显示信息验证配置的效果。
在用户视图下执行reset命令可以清除InARP协议建立的动态地址映射信息、PVC统计信息、IPHC压缩统计信息。
两台路由器通过帧中继接口直连,Router A作为帧中继DCE设备,Router B作为帧中继DTE设备。
# 配置接口的IP地址。
[RouterA] interface pos 2/1/0
[RouterA-Pos2/1/0] ip address 202.38.163.251 255.255.255.0
# 配置接口封装的链路层协议为帧中继,接口类型为DCE。
[RouterA-Pos2/1/0] link-protocol fr
[RouterA-Pos2/1/0] fr interface-type dce
# 配置本地虚电路。
[RouterA-Pos2/1/0] fr dlci 100
# 配置接口的IP地址。
[RouterB] interface pos 2/1/0
[RouterB-Pos2/1/0] ip address 202.38.163.252 255.255.255.0
# 配置接口封装的链路层协议为帧中继,接口类型为缺省的DTE。
[RouterB-Pos2/1/0] link-protocol fr
[RouterB-Pos2/1/0] fr interface-type dte
# 配置接口封装的链路层协议为帧中继,接口类型为DCE。
[RouterA] interface pos 2/1/0
[RouterA-Pos2/1/0] link-protocol fr
[RouterA-Pos2/1/0] fr interface-type dce
[RouterA-Pos2/1/0] quit
# 配置子接口的IP地址及本地虚电路。
[RouterA] interface pos 2/1/0.1 p2p
[RouterA-Pos2/1/0.1] ip address 202.38.163.251 255.255.255.0
[RouterA-Pos2/1/0.1] fr dlci 100
# 配置接口封装的链路层协议为帧中继,接口类型为缺省的DTE。
[RouterB] interface pos 2/1/0
[RouterB-Pos2/1/0] link-protocol fr
[RouterB-Pos2/1/0] fr interface-type dte
[RouterB-Pos2/1/0] quit
# 配置子接口的IP地址及本地虚电路。
[RouterB] interface pos 2/1/0.1 p2p
[RouterB-Pos2/1/0.1] ip address 202.38.163.252 255.255.255.0
[RouterB-Pos2/1/0.1] fr dlci 100
在Router B上通过display fr pvc-info命令可以查看接口Pos2/1/0的PVC信息,发现PVC的状态为Active。
[RouterB-Pos2/1/0] display fr pvc-info
PVC information for interface Pos2/1/0 (DCE, physical UP)
DLCI: 100, Type: Dynamic, Pos2/1/0
Encapsulation: ietf
Creation time: 2014/02/19 01:38:00, Status: Active
Input: 2 packets, 60 bytes, 0 dropped
Output: 2 packets, 60 bytes, 0 dropped
Router A和Router B可以互相ping通对方。
[RouterB-Pos2/1/0] ping 202.38.163.251
Ping 202.38.163.251 (202.38.163.251): 56 data bytes, press CTRL_C to break
56 bytes from 202.38.163.251: icmp_seq=0 ttl=255 time=76.007 ms
56 bytes from 202.38.163.251: icmp_seq=1 ttl=255 time=8.790 ms
56 bytes from 202.38.163.251: icmp_seq=2 ttl=255 time=1.630 ms
56 bytes from 202.38.163.251: icmp_seq=3 ttl=255 time=0.841 ms
56 bytes from 202.38.163.251: icmp_seq=4 ttl=255 time=1.012 ms
--- Ping statistics for 202.38.163.251 ---
5 packets transmitted, 5 packets received, 0.0% packet loss
round-trip min/avg/max/std-dev = 0.841/17.656/76.007/29.326 ms
物理层处于down状态。
物理层已经处于up状态,但链路层协议处于down状态。
· 如果两台设备直连,确认本地设备和对端设备是否配置成一端是帧中继DTE接口类型,一端是帧中继DCE接口类型。
· 确认两端配置的LMI协议类型是否相同。
· 如果以上检查都已经通过,可以打开帧中继LMI消息的调试命令debugging fr lmi,看状态请求报文与状态报文是否一一对应。如果不一一对应,说明物理层数据收发不正确,请检查物理层的问题。
链路层协议处于up状态,但不能ping通对方。
· 确认两端设备是否都为对端配置(或产生)了正确的地址映射。
· 如果两端的IP地址不在同一个子网段,确认路由表是否有到达对端的路由。
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