Frame Relay

Repaso de Frame Relay Frame Relay fue originalmente desarrollado como una extensión de Integrated Services Digital Network (ISDN). Designado para habilitar el transporte de la tecnología conmutada por circuitos en una red conmutada por paquetes. Los switches de Frame Relay crean circuitos virtuales para conectar LANs remotas a una WAN. La red de Frame Relay existe entre la frontera de un dispositivo LAN usualmente un router, y el switch del carrier.

Características de Frame Relay Barato Fácil configuración del equipo de usuario Interface de trama de Circuito Virtual Servicio público Backbone privado Disponible hasta 2 Mbps Conmutación-paquetes, Orientado-conexión, Servicio WAN Opera en la capa de enlace de datos de OSI

Topología de Estrella de Frame Relay Hub con un enlace físico llevando múltiples circuitos virtuales.

Topología Malla de Frame Relay Cada DTE tiene un enlace físico llevando 4 circuitos virtuales.

Operación de Frame Relay Frame Relay usa un subconjunto de HDLC: Link Access Procedure para Frame Relay (LAPF). Las Tramas de LAPF llevan datos entre el data terminal equipment (DTE), y el data communications equipment (DCE).

Tráfico Cruzando la Nube de Frame Relay Frame Relay es frecuentemente usado para interconectar LANs. Cuando este es el caso, un router en cada LAN será el DTE. Una conexión serial, tal como una línea arrendada T1/E1, conectará el router al switch Frame Relay de la compañía en el punto de presencia más cercano para ésta. El switch de Frame Relay es un dispositivo DCE. Las tramas de un DTE serán movidas a través de la red y entregadas a otros DTEs por conducto de DCEs. Frame Relay no proporciona mecanismo de recuperación de errores. Si hay un error en una trama ésta es descartada sin notificación. DTE DTE DCE DCE DCE DCE DCE DTE DCE DCE DCE

Circuitos Virtuales La conexión a través de la red de Frame Relay entre dos DTEs es llamada un circuito virtual (VC). Los circuitos virtuales pueden ser establecidos dinámicamente enviando mensajes de señalización a la red, llamados circuitos virtuales conmutados—switched virtual circuits (SVCs). SVCs no son muy comunes. Circuitos Virtuales Permanentes (PVCs) preconfigurados por el carrier son más comúnmente usados. El FRAD o router conectado a la red de Frame Relay puede tener múltiples circuitos virtuales conectando a este varios end points. Los variados circuitos virtuales en una línea virtual pueden ser distinguidps porque cada VC tiene su propio Data Link Channel Identifier (DLCI).

DLCIs El DLCI es almacenado en el campo de dirección de cada trama transmitida. El DLCI usualmente tiene significado local solamente y puede ser diferente en cada punta de un VC.

Significado Local de los DLCIs

Trama de Frame Relay El DLCI es usado para enrutar la trama. La trama de Frame Relay es un sub-conjunto del tipo de trama de HDLC. Después de que FR recibe un paquete de un protocolo de capa de red, tal como IP, éste agrega un campo de dirección con un DLCI y una verificación (checksum). El DLCI es usado para enrutar la trama. Si la Verificación de Trama Checksum (FCS) no coincide con los campos de dirección y datos en el punto final receptor, la trama es descartada sin notificación. FR también agrega los campos de bandera. La bandera 1-byte usa el patrón de bit 01111110. FR pasa la nueva trama a la capa física para la entrega, típicamente EIA/TIA-232, 449 or 530, V.35, or X.21.

Términos de Ancho de Banda Committed Information Rate (CIR): la tasa a la cual el proveedor de servicio acuerda aceptar bits en el VC. Excess Information Rate (EIR): la diferencia entre el CIR y el máximo, si el máximo es la velocidad del puerto o inferior. Committed Time (Tc): el intervalo de tiempo sobre el cual son calculadas las tasas. Committed Burst (Bc): el número de bits comprometidos en el Tiempo Comprometido (Committed Time). Excess Burst (Be): el número de bits extra arriba del committed burst. Puede estar arriba de la velocidad máxima del enlace de acceso. Discard Eligibility (DE): una bandera usada para marcar tramas excesivas (aquellas sobre el CIR).

Términos de Control de Flujo Explicit Congestion Notification (ECN) bits que pueden ser agregados al campo de dirección de la trama en tramas para ayudar a controlar la congestión. Forward ECN (FECN) bit que puede ser configurado en un frame que el switch recibe en un enlace congestionado. Backward ECN (BECN) bit que puede ser configurado en un frame que el switch coloque en un enlace congestionado. Los bits DE, FECN y BECN son parte del campo de dirección en la trama LAPF.

¿Soy Elegible de Descarte (Discard Eligible)? El switch mantiene un contador de bit para cada VC Una trama entrante es marcada como DE si pone el contador de bit sobre la tasa Committed Burst (Bc). Una trama entrante es descartada si presiona el contador sobre la suma de Committed Burst + Excess Burst (Bc + Be). Al final de cada Committed Time interval (Tc,) el contador es reducido por el valor de la tasa Committed Burst (Counter – Bc). El contador podría no ser negativo, así que tiempo libre no puede ser guardado.

Ejemplo de Control de Flujo: Congestión & Encolamiento Mientras el switch A esté enviando una trama grande, éste encola todo el tráfico entrante del switch superior (upstream). Los bits marcados como DE podrían no ser agregados a la cola… ellos son elegibles para ser descartados si la cola crece demasiado grande.

Ejemplo de Control de Flujo: FECN Bits son establecidos El Switch A coloca el bit en las tramas encoladas para prevenir a los switches superiores de la congestión.

Ejemplo de Control de Flujo: BECN bits Tráfico subsecuente del switch inferior (downstream) tiene el bit BECN establecido para prevenir a los dispositivos superiores (upstream) de la congestión. ¡A pesar de que el dispositivo upstream podría no haber contribuido a la contestión!

Uso de Notificación Explícita de Congestión BECN pasó a hosts DECnet y CLNs. Los host TCP hacen control de flujo independiente.

Causas de Congestión en un Site Local Posible congestion en el site local Agregar enlaces de site remoto = 192 Kbps Limita cada PVC con un CIR en un router local 128Kb 64Kb Local Remoto = VC = Enlace de Acceso = enlace Troncal

Causas de Congestion de Troncal Congestión de troncal Switch-a-switch Cuando la tasa de acceso total es mayor que la capacidad de la troncal. Sabe qué ancho de banda es usado entre switches! Frame Relay Switch T1/E1 Trunk = Access Link = Trunk Link

Local Management Interface (LMI) Frame Relay fue diseñado para proporcionar transferencia de datos conmutado por paquetes con mínimo de retardos end-to-end. Cualquier cosa que pudo contribuir a retardos fue omitida… dispositivos finales no pudieron aprender dinámicamente acerca del estado de la red. Extensiones fueron agregadas para el estado de transferencia: llamado Local Management Interface (LMI). La adición de LMI le permite a los DTEs adquirir dinámicamente información acerca del estado de la red. Los mensajes LMI son intercambiados entre el DTE y el DTE usando DLCIs reservados.

Mensajes LMI Las extensiones LMI incluyen: El mecanismo latido, el cual verifica que un VC sea operacional. El mecanismo multicast El control de flujo La habilidad de dar significado global a los DLCIs El mecanismo de estado de VC Los mensajes de estado ayudan a verificar la integridad de enlaces físicos y lógicos. Esta información es crítica en un ambiente de enrutamiento porque los protocolos de enrutamiento toman decisiones basados en la integridad del enlace.

Tipos de LMI Cada uno de los tipos LMI es incompatible con los otros. El tipo de LMI deberá coincidir entre DTE y DCE. Cisco – Las extensiones LMI originales Ansi – Corresponde al estándar ANSI T1.617 Annex D q933a – Corresponde al estándar ITU Q933 Annex A

Mapping de Capa 2 y 3 con LMI Cuando un router necesita asociar VCs a las direcciones de capa de red, éste manda un mensaje de ARP Inverso en cada VC. El mensaje de ARP Inverso incluye la dirección de capa de red del router, así el router remoto puede también realizar el mapping (asociación). La respuesta de ARP Inverso le permite al router hacer las entradas de asociación necesarias en su tabla de asociación dirección-a-DLCI. Si varios protocolos de capa de red son soportados en el enlace, los mensajes de ARP Inverso serán enviados para cada uno.

Ejemplo de Reverse ARP El dispositivo A envía un ARP Inverso en uno de sus VCs (101). El Dispositivo B responde con la dirección de Capa de Red. A B A B El dispositivo A actualiza su tabla de mapping, y repite el proceso para cada DLCI adicional y protocolo de Capa 3.

Configure Frame Relay Básico en el DTE En el modo de configuración de la interface serial, configure el tipo de encapsulamiento. router(config-if) encapsulation frame-relay [cisco | ietf] Configure la dirección IP y ancho de banda de la interface. router(config-if) ip address address mask router(config-if) bandwidth value Configure el tipo de LMI si es necesario. (opcional para versiones de IOS 11.2 o posteriores) router(config-if) frame-relay lmi-type [ansi | cisco | q933a]

Configure un Map Estático de Frame Relay El DLCI local deberá ser estáticamente asociado a la dirección de capa de red del router remoto cuando el router remoto no soporte ARP Inverso. Esto es también cierto cuando los tráficos de broadcast y multicast sobre el PVC deberán ser controlados. Estas entradas de map estático de Frame Relay son referidas como static maps. Configure un map estático para el dispositivo remoto: router(config-if)frame-relay map protocol protocol-address dlci [broadcast]

Comando frame-relay map router(config-if)# frame-relay map protocol protocol-address dlci [broadcast] Protocol: El protocolo soportado. Protocol-address: La dirección IP del dispositivo remoto. DLCI: El DLCI local usado para conectarse al dispositivo remoto. Broadcast (opcional): Permite broadcasts y multicasts sobre el VC a los protocolos de enrutamiento dinámicos soportados.

Aspectos de Split Horizon y Reachability Las actualizaciones de Split-horizon reducen loops de enrutamiento no permitiendo una actualización de enrutamiento recibida en una interface a ser reenviada hacia la misma interface. Si un spoke router envía una actualización de enrutamiento broadcast a un hub router con múltiples PVCs en una simple interface física, el hub router no puede reenviar aquella actualización de enrutamiento a través de la misma interface física a otros spoke routers remotos. Si split-horizon es deshabilitado, entonces la actualización de enrutamiento puede ser reenviada a la misma interface de la cual se originó.

Ejemplo de Reachability Con Split Horizon habilitado, la actualización de enrutamiento broadcast desde D (un spoke) hacia A (el hub) no será rebroadcast a los otros spokes (C y B). Split Horizon previene a A de enviar una actualización a la interface desde donde esta fue recibida.

Apagar Split Horizon Con Split Horizon deshabilitado, A deberá replicar las actualizaciones de enrutamiento broadcast, en cada PVC a los spokes. Los paquetes broadcast replicados pueden consumir ancho de banda y caudar latencia significativa al tráfico de usuario. Deshabilitar split-horizon incrementa las oportunidades de loops de enrutamiento en cualquier red.

Una Mejor Solución: Subinterfaces Subinterfaces son subdivisiones lógicas de una interface física. En ambientes de enrutamiento split-horizon, las actualizaciones de enrutamiento recibidas en una subinterface pueden ser enviadas a otra subinterface. En una configuración de subinterface, cada circuito virtual puede ser configurado como una conexión punto-a-punto, permitiendo a cada subinterface actuar similarmente a una línea privada. Usando una subinterface punto-a-punto Frame Relay, cada par de routers punto-a-punto está en su propia subred.

Modos de Subinterface Point-to-point (Punto-a-punto) – Una subinterface punto-a-punto es usada para establecer una conexión PVC a otra interface física o subinterface en un router remoto. En este caso, cada par de routers punto-a-punto está en su propia subred y cada subinterface punto-a-punto tendría un simple DLCI. En un ambiente punto-a-punto, cada subinterface está actuando como una interface punto-a-punto. Por lo tanto, el tráfico de la actualización de enrutamiento no está sujeto a la regla de split-horizon. Multipoint (Multipunto) – Una simple subinterface multipunto es usada para establecer múltiples conexiones PVC a múltiples interfaces físicas o subinterfaces en routers remotos. Todas las interfaces participantes estarían en la misma subred. El tráfico de la actualización de enrutamiento está sujeto a la regla split-horizon.

Configurando Subinterfaces Point-to-Point Configure el encapsulamiento Frame Relay en la interface física. router(config-if)# encapsulation frame-relay Para cada uno de los PVCs definidos, cree una subinterface lógica (coincida al DLCI para troubleshooting) router(config-if)# interface serialnumber.subinterface-number{multipoint | point-to-point} Configure el DLCI local para la subinterface (proporcionada por el proveedor de servicio Frame Relay) router(config-subif)# frame-relay interface-dlci dlci-number

Ejemplo de Configuración routerA(config)#interface s0/0 encapsulation frame-relay routerA(config-if)#s0/0.110 point-to-point routerA(config-subif)#ip address 10.17.0.1 255.255.255.0 routerA(config-subif)#bandwidth 64 routerA(config-subif)#frame-relay interface-dlci 110 routerA(config-if)#s0/0.120 point-to-point routerA(config-subif)#ip address 10.18.0.1 255.255.255.0 routerA(config-subif)#bandwidth 64 routerA(config-subif)#frame-relay interface-dlci 120

show interface Despliega: Encapsulación Estado de Capa 1 & 2. Tipo de LMI LMI DLCI Tipo (DTE/DCE)

show frame-relay lmi Despliega Estadísticas de tráfico LMI Número de mensajes de estado intercambiados entre el router local y el switch local de Frame Relay.

show frame-relay pvc Despliega El estado de todos los PVCs configurados en el router. Especificando un PVC mostrará el estado de solamente aquel PVC.

show frame-relay map Despliega las entradas map y la información acerca de las conexiones: La dirección IP del router remoto El valor decimal del número de DLCI local La conversión hexadecimal del número DLCI El valor como aparecería en el cable Cómo la ruta fue aprendida. Broadcast/multicast está habilitado en el PVC Estado del PVC

clear frame-relay-inarp Limpia dinámicamente los maps de Frame Relay creados usando ARP Inverso.

debug frame lmi Usado para determinar si el router y el switch de Frame Relay están enviando y recibiendo los paquetes LMI correctamente. El “out” es mensaje de estado LMI enviado por el router. El “in” es un mensaje recibido desde el switch de Frame Relay. El “tipo 0” es un mensaje de estado de LMI completo. El “tipo 1” es un LMI de intercambio.