1. Module 5 – Frame Relay شبكات ترحيل الإطارات
CCNA 4 version 3.1
Eng.Abdulatif zeno
Riyadh Teachers College

2. مقدمة حول ترحيل الإطارات
يحدد ترحيل الإطارات كيفية عمل الحلقة المحلية
لا يحدد ترحيل الإطارات كيفية عبور الاطار للسحابة
هي شبكات تعتمد أسلوب تحويل الحزم packet-switched المعتمد على الاتصال connection-oriented.
تعمل شبكات ترحيل الإطارات في طبقة ارتباط البيانات الخاصة بنموذج OSI المرجعي.
يستخدم ترحيل الإطارات مجموعة فرعية من بروتوكول التحكم HDLC هو LAPF.
تنقل الإطارات البيانات بين أجهزة المستخدمين DTE وأجهزة اتصال البيانات DCE.
يُستخدم ترحيل الإطارات في الغالب لتوصيل شبكات LAN (الشبكات المحلية) معًا.
يمكن أن تستخدم أجهزة الكمبيوتر جهاز الوصول (FRAD Frame Relay Access Devices) كجهاز DTE للاتصال ب FR.

3. مقدمة حول ترحيل الإطارات
Access circuits
لا تستخدم FR أسلوب التسلسل sequencing أو النوافذ windowing في نقل البيانات.
تبدأ سرعتها من 64Kbps وحتى 4Mbps وقد وصلت حتى 45Mbps.
تستخدم خطوط رقمية عالية الأداء, لذلك لا تستخدم آليات لمعالجة الأخطاء.
وعند حدوث أي خطأ فإنه يتم تجاهل الإطار دون حدوث أي تنبيه أو إشارة إلى ذلك.
عادة ما يتم الاستفادة من FR عن طريق مزود الخدمة.
عادة يُستخدم اتصال تسلسلي T1/E1 إلى أقرب نقطة لمزود الخدمة للاتصال بـ FR ويسمى ارتباط الوصول.

4. مصطلحات ترحيل الإطارات FR
دائرة SVC بين جهازي DTE.
دائرة PVC بين جهازي DTE.
المسار يمكن أن يتغير
دائماً يستخدم نفس المسار
الدائرة الظاهرية VC : هي الاتصال بين جهازين DTE عبر شبكة FR.
يمكن إنشاء الدوائر الظاهرية ديناميكياً بإرسال الإشارات إلى الشبكة وعندها تسمى الدوائر الظاهرية المحولة Switched Virtual Circuits SVCs ولكن استخدام هذه الطريقة غير شائع.
وعوضاً عن ذلك يتم استخدام الدوائر الظاهرية الدائمة PVC Permanent Virtual Circuits التي يتم تعريفها من شركة الاتصالات بشكل مسبق.
يتم تخزين معلومات PVC في ذاكرة المحول الخاص بـ FR.

5. مصطلحات ترحيل الإطارات FR
DLCI:249
DLCI:250
DCLI:550
قد يحتوي جهاز الوصول إلى ترحيل الإطارات FRAD أو جهاز التوجيه المتصل بشبكة ترحيل الإطارات على دوائر ظاهرية متعددة تربط الشبكة بنقاط نهاية متعددة.
وهذا يجعلها بديلاً منخفض التكلفة لشبكة من خطوط الوصول.
وباستخدام هذا التكوين، تتطلب كل نقطة نهاية واجهة وخط وصول واحد فقط.
لكل دائرة ظاهرية VC معرف قناة ارتباط البيانات DLCI خاص بها.
يتم تخزين DLCI في حقل العنوان لكل إطار يتم إرساله.
عادةً ما يكون لمعرف DLCI أهمية محلية واحدة فقط وقد يختلف عند كل طرف للدائرة الظاهرية.

6. الإطار في FR إطار FR هو مجموعة فرعية من نوع إطار HDLC .
يُستخدم تسلسل التحقق من الإطار FCS لتحديد ما إذا كانت قد وقعت أي أخطاء في حقل عنوان الطبقة الثانية أثناء الإرسال.
يتم حساب FCS قبل الإرسال ويتم إدراج النتيجة في حقل FCS .
وفي الوجهة يتم حساب قيمة FCS ومقارنتها بتسلسل FCS في الإطار, إذا كانت النتائج متطابقة، تتم معالجة الإطار, وإذا كان هناك اختلاف، يتم تجاهل الإطار.
لا يتم إرسال إعلام للمصدر عند حدوث الخطأ وتجاهل الإطار.
تترك مهمة التحكم بالأخطاء للطبقات العليا من نموذج OSI.

7. استخدام DLCI في عنونة FR وإنشاء PVC
أرقام DLCI بين 16 و1007 تستخدم لإنشاء دوائر VC.
أرقام DLCI 1019و 1020 تستخدم للإرسال المتعدد Multicast.

8. ربط DLCI مع عنوان IP للوصول إلى الوجهة

9. مصطلحات ترحيل الإطارات FR

10. عرض النطاق الترددي والتحكم في تدفق FR
عادةً ما يتم تشغيل عدة دوائر PVC على ارتباط الوصول ولكل دائرة ظاهرية عرض نطاق ترددي مخصص متاح لها يسمى بمعدل المعلومات الملتزم به CIR- Committed Information Rate.
عادة ما تكون دوائر CIR الفردية أقل من سرعة المنفذ.
إلا أن مجموع دوائر CIR يمكن أن يكون أكبر من سرعة المنفذ, ويتم القبول بهذا في شبكات الحاسب حيث لا ترسل جميع الدوائر(غالباً) بأقصى معدل بيانات لها في نفس .
يفرض بعض موفري الخدمة حدًا أقصى لدوائر VC أقل من سرعة المنفذ .
ويسمى الفرق بين CIR والحد الأقصى، سواءً كان الحد الأقصى سرعة المنفذ أم أقل منها، معدل البيانات الزائدة EIR .

11. عرض النطاق الترددي والتحكم في تدفق FR
أثناء إرسال الإطار فسيتم إرسال كل بت بسرعة المنفذ, ولهذا السبب يجب أن تكون هناك فجوة زمنية بين الإطارات على VC للالتزام بمتوسط ارسال مساوٍ لـ معدل الارسال للدائرة الظاهرية CIR .
يسمى الفاصل الزمني الذي يتم حساب المعدلات وفقًا له الوقت الملتزم به Tc.
أما عدد البتات الذي يتم الالتزام به في Tc، فيسمى الاندفاع الملتزم به Bc.
ويسمى العدد الإضافي من البتات الزائد على الاندفاع الملتزم به Bc وحتى أقصى سرعة لارتباط الوصول (سرعة المنفذ) بالاندفاع الزائد Be .
مثال : إذا كان Tc=0.5sec و CIR=12.8kbps وسرعة المنفذ = 64kbpsعندها يكون:
Bc = Tc x CIR = 6.4kbps.
Be = 64k – Bc = 57.6kbpc

12. مثال : عرض النطاق الترددي والتحكم في تدفق FR
مرور الزمن TC
بافتراض طول ثابت للإطار مساوٍ 6400بت
مثلاً : إذا كان Tc=0.5sec و CIR=12.8kbps عندها يكون Bc=6.4kbps وBe=57.6kbps

13. مثال : عرض النطاق الترددي والتحكم في تدفق FR
مرور الزمن TC
بافتراض طول ثابت للإطار مساوٍ 6400بت
يتم تعليم الإطار الوارد بـ DE (مؤهل للتجاهل) إذا تسبب في زيادة العداد عن Bc, ولكن يتم ايصاله بشكل عادي إلى الوجهة المطلوبة.

14. مثال : عرض النطاق الترددي والتحكم في تدفق FR
مرور الزمن TC
عند 1 ثانية
عند 1.5 ثانية
عند 2 ثانية
يتم تجاهل الإطار الوارد إذا تسبب في زيادة العداد عن Bc + Be وفي مثالنا يكون : Bc+Be = 64k
لو افترضنا وصول 5 إطارات خلال الفترة الزمنية الأولى فسيكون عدد البتات مساوياً لـ وسيتم وضع علامة DA على الاطارات الأربعة الأخيرة, وسنتقضي مدة 2.5 ثانية حتى يتم استقبال إطار جديد دون أن يوضع عليه علامة DA.
لو افترضنا استمرار وصول الاطارات واذا وصل عداد البتات إلى قيمة تزيد عن بت عندها سيتم فعلياً تجاهل الاطارات التي تسببت بذلك.

15. عرض النطاق الترددي والتحكم في تدفق FR
يتم وضع الإطارات التي تصل إلى المحول في قائمة انتظار أو تخزينها مؤقتًا قبل إعادة توجيهها.
وهذا قد يؤدي إلى تراكم عدد من الإطارات في المحول ويتسبب ذلك في فترات تأخير.
وتؤدي فترات التأخير بدورها إلى إعادة الإرسال غير الضروري الذي قد يحدث عندما لا تستلم بروتوكولات المستوى الأعلى إقرارًا بوصول الحزمة خلال الوقت المحدد.
في الحالات الشديدة، قد يؤدي ذلك إلى انخفاض كبير في معدل نقل الشبكة .

16. عرض النطاق الترددي والتحكم في تدفق FR
يتم أولاً إسقاط الإطارات التي تم تعيين بت DE (المؤهل للتجاهل) الخاص بها .
عندما يرى المحول زيادةً في قائمة الانتظار الخاصة به، فإنه يحاول خفض تدفق الإطارات إليه.
ويتم ذلك بإعلام DTE بالمشكلة بتعيين بتات الإعلام بإزدحام واضح في حقل عنوان الإطار.
يتم تعيين بت الإعلام بازدحام واضح (FECN) الأمامي على كل إطار يستقبله المحول على الارتباط المزدحم .
يتم تعيين بت الإعلام بازدحام واضح (BECN) الخلفي على كل إطار يرسله المحول على الارتباط المزدحم .
تحاول أجهزة DTE التي تستقبل الإطارات التي تم تعيين بتات ECN الخاصة بها، خفض تدفق الإطارات حتى يختفي الازدحام .

17. هيكل وتعيين عناوين FR
عند تطبيق هيكل نجمي مع ترحيل الإطارات، سيكون لكل موقع بعيد ارتباط وصول لسحابة FR باستخدام دائرة VC (دائرة ظاهرية) واحدة .
تحتوي لوحة الوصل (المركز الرئيسي للشبكة)على ارتباط وصول ذي دوائر VC متعددة، بحيث يكون لكل موقع بعيد دائرة ظاهرية .
لا ترتبط تكاليف ترحيل الإطارات بالمسافة، ولذلك ليست هناك حاجة لوضع لوحة الوصل في المركز الجغرافي للشبكة.

18. هيكل وتعيين عناوين FR
يتم اختيار هيكل شبكة عنكبوتية (mesh) كامل عند تكون الخدمات التي سيتم الوصول إليها مفرقة جغرافيًا وعندما يلزم وصول موثوق به بدرجة كبيرة .
من الممكن تحقيق هذا التوصيل في ترحيل الإطارات دون أجهزة إضافية .
يلزم تكوين دوائر VC (دوائر ظاهرية) إضافية على الارتباطات الحالية للترقية من هيكل نجمي إلى هيكل شبكة عنكبوتية (mesh) كامل .
في الشبكات الضخمة وعلى الرغم من عدم وجود مشكلة معدات مع FR، إلا أن هناك حدًا باستخدام أقل من 1000 دائرة VC لكل ارتباط.

19. هيكل الشبكة العنكبوتية الكاملة
Full Mesh Topology
Number of Number of
Nodes PVCs
N=5 ,PVCs=10
هناك علاقة تحسب عدد دارات PVC اللازمة لعدد من المواقع موضحة بالآتي:
[n(n - 1)]/2 حيث n يمثل عدد المواقع المطلوب إنشاء شبكة عنكبوتية كاملة فيما بينها.

20. واجهة LMI الخاصة بترحيل الإطارات
تعد واجهة الإدارة المحلية LMI أسلوباً معيارياً لإعطاء أجهزة DTE معلومات حول حالة شبكة FRبشكل ديناميكي عن طريق أرقام DLCI محجوزة لهذا الغرض.
تُستخدم معايير LMI لإدارة الاتصال والمحافظة عليه بين أجهزة DCE و DTE في FR, ويتضمن ذلك :
آلية التنشيط، التي تتحقق من تشغيل VC.
آلية البث المتعدد .
التحكم في التدفق .
القدرة على منح أهمية عمومية لمعرفات DLCI .
آلية حالة VC .

21. واجهة LMI الخاصة بترحيل الإطارات
تدعم أجهزة توجيه Cisco ثلاثة أنواع من واجهات LMI:
Cisco : امتدادات LMI الأصلية
Ansi : متوافقة مع المعيار T1.617 Annex D للمعهد القومي الأمريكي للمعايير (ANSI)
q933a : متوافقة مع المعيار Q933 Annex A للاتحاد الدولي للاتصالات عن بعد ITU

22. تنسيق إطار LMI 1 byte LMI LAPF
بيانات المستخدم
LMI
LAPF
يتم نقل رسائل LMI (واجهة الإدارة المحلية) في نوع مختلف من إطارات LAPF
ويتضمن هذا النوع حقولاً إضافية في الرأس بحيث تتوافق مع إطارات LAPD .
تساعد رسائل الحالة في التحقق من تكامل الارتباطات المنطقية والمادية, هذه المعلومات شديدة الأهمية في بيئة التوجيه حيث تتخذ بروتوكولات التوجيه القرارات بناءًا على تكامل الارتباط .

23. مراحل تشغيل LMI وARP العكسي
My DLCI 16 My IP is x, Your IP?
My IP is y
عند بدء تشغيل جهاز توجيه متصل بشبكة FR، فإنه يرسل رسالة استعلام حالة LMI إلى DCE الخاص بشبكة FR.
وترد الشبكة برسالة حالة LMI تحتوي على تفاصيل حول كل دائرة ظاهرية تم تكوينها على ارتباط الوصول تتضمن معرفات DLCI التي تم تكوينها.
إذا كان جهاز التوجيه يحتاج إلى تعيين دوائر VC لعناوين طبقة الشبكة IP، فسيرسل رسالة بروتوكول ARP العكسي على كل VC (قناة ظاهرية).
برتوكول ARP العكسي يقوم بالسؤال عن عنوان الشبكة IP المرتبط بمعرف DLCI لدائرة ظاهرية VC.

24. ربط عناوين IP مع معرفات DLCI
ديناميكياً :
عن طريق ARP العكسي أو ما يسمى Inverse Address Resolution Protocol.
حيث يقوم بعدها جهاز التوجيه بتحديث جدول الربط ويستخدم المعلومات التي يتضمنها من أجل إعادة توجيه الحزم إلى مسارها الصحيح.
يدوياً :
يقوم مدير الشبكة باستخدام الأمر frame relay map

25. تكوين ترحيل الإطارات الأساسي
Frame Relay
Network
Riyadh
Jeddah
DLCI 101
DLCI 102
Riyadh(config)# interface serial 0
Riyadh(config-if)# ip address
Riyadh(config-if)# encapsulation frame-relay
Jeddah(config)# interface serial 0
Jeddah(config-if)# ip address
Jeddah(config-if)# encapsulation frame-relay
encapsulation frame-relay [cisco | ietf ]
حدد تنسيق ietf عند الاتصال بجهاز توجيه بخلاف نوع Cisco,علماً بأن تنسيق Cisco هو الافتراضي.

26. تكوين تعيين ترحيل إطارات ثابت
Router(config-if)#frame-relay map IP broadcast
يجب تعيين DLCI المحلي بشكل ثابت إلى عنوان طبقة الشبكة IP الخاص بجهاز التوجيه البعيد وذلك عندما لا يدعم جهاز التوجيه البعيد ARP العكسي.
وينطبق نفس هذا الأمر عند ضرورة التحكم في حركة مرور البث وحركة مرور البث المتعدد عبر PVC (دائرة ظاهرية دائمة).
يُشار إلى مدخلات تعيين ترحيل الإطارات FR الثابتة هذه باسم التعيينات الثابتة .

27. تكوين تعيين ترحيل إطارات ثابت
Applies to all DLCIs unless configured otherwise

28. تكوين LMI واجهة الإدارة المحلية
frame-relay lmi-type [ansi | cisco | q933a ]
يقوم الأمر السابق بتأسيس اتصال اتصال LMI (واجهة الإدارة المحلية) وتكوينه.
يلزم هذا الأمر فقط عند استخدام الإصدار 11.1 أو الإصدارات الأقدم من نظام تشغيل شبكات Cisco .
باستخدام إصدار IOS رقم 11.2 أو الإصدارات الأحدث، يتم استشعار نوع LMI تلقائيًا ولن تكون هناك حاجة للتكوين.
يكون نوع LMI الافتراضي هو cisco .

29. سلبيات هيكل FR
Router(config-if)#no ip split-horizon
في أي هيكل FR، عند استخدام واجهة واحدة لتوصيل مواقع متعددة تبادليًا، قد تحدث مشكلات في إمكانية الوصول, ويرجع السبب في ذلك إلى طبيعة الوصول المتعدد دون بث (NBMA) لترحيل الإطارات.
إن الانقسام الأفقي هو أسلوب تستخدمه بروتوكولات التوجيه لمنع حلقات التوجيه وهو لا يسمح بإرسال تحديثات التوجيه إلى نفس الواجهة التي كانت مصدرًا لمعلومات التوجيه مما قد يسبب مشكلات مع تحديثات التوجيه في شبكة FR حيث توجد دوائر PVC متعددة على واجهة مادية واحدة .
السلبية الأخرى وهي الحاجة لتكرار البث المتعدد على كل PVC عند احتواء الواجهة المادية على أكثر من PVC واحدة .
يمثل استخدام هيكل الشبكة العنكبوتية (mesh) الكامل إحدى طرق حل مشكلة الانقسام الأفقي, إلا أن ذلك سيزيد التكلفة، حيث سيلزم المزيد من دوائر PVC (الدوائر الظاهرية الدائمة). والحل المفضل هو استخدام الواجهات الفرعية Sub interface.

30. واجهات ترحيل الإطارات الفرعية في FR
الاتصال من نقطة إلى نقطة : تُستخدم واجهة اتصال فرعية واحدة من نقطة إلى نقطة لإنشاء اتصال PVC واحد بواجهة مادية أو واجهة فرعية أخرى على جهاز توجيه بعيد. في هذه الحالة، سيكون لكل زوج من أجهزة التوجيه من نقطة إلى نقطة شبكة فرعية خاصة به ولكل واجهة اتصال فرعية من نقطة إلى نقطة رقم DLCI. في بيئة الاتصال من نقطة إلى نقطة، تعمل كل واجهة فرعية كواجهة اتصال من نقطة إلى نقطة. نتيجة لذلك، لن تخضع حركة مرور تحديث التوجيه لقاعدة الانقسام الأفقي.
الاتصال بين نقاط متعددة : تُستخدم واجهة فرعية واحدة متعددة النقاط لتأسيس اتصالات PVC (دائرة ظاهرية دائمة) متعددة بواجهات فرعية أو واجهات مادية متعددة على أجهزة التوجيه البعيدة. تتواجد جميع الواجهات المشاركة في نفس الشبكة الفرعية. تعمل الواجهة الفرعية بنفس طريقة عمل واجهة NBMA الخاصة بترحيل الإطارات وبذلك فإن حركة مرور تحديث التوجيه تخضع لقاعدة الانقسام الأفقي.

31. واجهات ترحيل الإطارات الفرعية في FR
الاتصال بين نقاط متعددة
اتصال نقطة-إلى-نقطة

32. تكوين واجهات ترحيل الإطارات الفرعية في FR
يتم تعيين الأمر encapsulation frame-relay إلى الواجهة المادية.
يتم تعيين جميع عناصر التكوين الأخرى، مثل عنوان طبقة الشبكة و DLCI إلى الواجهة الفرعية.

33. التحقق من تكوين ترحيل الإطارات

34. التحقق من تكوين ترحيل الإطارات

35. التحقق من تكوين ترحيل الإطارات

36. التحقق من تكوين ترحيل الإطارات

37. استكشاف أخطاء تكوين ترحيل الإطارات وإصلاحها

38. Module 5 – Frame Relay the end
CCNA 4 version 3.1
Eng.Abdulatif zeno
Riyadh Teachers College