Faculdade Integrada do Ceará FIC Graduação em Redes de Computadores

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1 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

2 Sumário Definições; Circuitos Virtuais Permanentes (PVC); Circuitos Virtuais Chaveados (SVC); Funcionamento Básico do FR; Rede Frame Relay.

3 Definições 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;

4 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 altas taxas de erro, tais com as linhas analógicas.

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8 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.

9 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.

10 Circuitos Frame Relay 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.

11 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;

12 Circuitos Frame Relay 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.

13 Circuitos Frame Relay

14 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.

15 Taxa Garantida de Informação (CIR) 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!

16 Taxa Garantida de Informação (CIR) 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;

17 Taxa Garantida de Informação (CIR) 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 Kbps poderá ter um Be de 64 Kbps. Isso significa que o provedor tentará suportar transmissões de 192 Kbps.

18 Taxa Garantida de Informação (CIR)

19 Taxa Garantida de Informação (CIR)

20 Taxa Garantida de Informação (CIR)

21 Taxa Garantida de Informação (CIR) 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.

22 Circuito Virtual Chaveado (SVC) 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.

23 Funcionamento Básico do FR O Frame Relay utiliza uma estrutura simples para criação de circuitos virtuais. DLCI DADOS Circuito Virtual Enlace Físico caminho virtual VP

24 Funcionamento Básico do FR 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.

25 Funcionamento Básico do FR 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.

26 Funcionamento Básico do FR

27 Rede Frame Relay H U B FRAD switch switch switch switch HOST PAD HUB roteador

28 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.

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32 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.

33 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.

34 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 roteamento interna. 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.

35 Rede Frame Relay CAMADA 1 CAMADA 2 FRAME VÁLIDO? Testa o campo FCS Não Sim Discarta DLCI conhecido? Não Sim Discarta CAMADA 3 Envia Frame para Camada 3

36 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.

37 Rede Frame Relay Nó Frame-Relay Os quadros que chegam quando o buffer de recepção está cheio são descartados. BUFFER RECEPÇÃO Nó Frame-Relay BUFFER TRANSMISSÃO Os quadros que precisam ser enviados quando o buffer de transmissão está cheio são descartados. Nó Frame-Relay

38 Rede Frame Relay Mecanismos associados ao controle de congestionamento: Explicit Congestion Notification Implicit Congestion Notification Discard Eligibility

39 Rede Frame Relay Explicit Congestion Notification Utiliza os bits: FECN (forward explicit congestion notification) BECN (backware explicit congestion notification)

40 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.

41 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.

42 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.

43 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 DE=1 CIR DE=0 tempo