第18章 广域网(WAN)(4)

第18章 广域网(WAN)

18.5 帧中继

帧中继已成为近几十年WAN服务最流行技术之一。它有很多受欢迎的原因，但主要是由于费用。帧中继技术比其他技术更节省费用，很少网络设计忽略费用的因素。

帧中继默认情况下归为非广播多路访问(NBMA)网络，意思是默认情况下不在网络上发送像RIP更新这样的广播包。我们将在后面部分进一步讨论这个特性。

帧中继是从X.25技术发展来的。考虑到目前可靠性和比较“清洁\电信网络，帧中继本质上和X.25的功能是不相容的，忽略了不再需要的纠错功能。它和在HDLC和PPP 协议中学到的简单租用线路网络相比较非常复杂。这些租用线路是易于构建的，帧中继却不是。它可能非常复杂和多变，这就是为什么在网络图形中经常用“网云”代表的原因。我们马上就会介绍它—立刻将从概念上介绍帧中继，并介绍如何区别它和简单的租用线路技术。

18.5.1 帧中继技术简介

这里我们需要理解帧中继技术的基本原理，并能够在简单的场景中进行配置。要知道本章只是对帧中继的简单介绍——这个技术要比我们这里介绍的深得多。

帧中继是包交换技术。从目前学到的知识来看，只告诉你这一点应当使你想起和包交换有关的几件事情。

·不能使用encapsulation hdlc或encapsulation PPP命令进行配置。 ·帧中继和点到点租用线路不一样(尽管可以做到看起来像租用线路)。

·帧中继在许多情况下没有租用线路昂贵，但是为了节省费用会有些损失。

为了帮助你理解，这里介绍一个包交换和租用线路网络如何工作的例子：

假如一个路由器在迈阿密，想要连接的另一个路由器在丹佛。使用租用线路，你要为电信公司在它们之间提供的T1线路付费。基本上，这意味着他们将提供T1 并在线路每一端安装一个代表分界点的装置。你将它插入CSU/DSU再插入路由器，选择HDLC或PPP封装，然后进行配置，排除连接中出现的故障。

当购买类似这样的技术时，可以要求电信公司为两个站点之间提供完整的T1连接。如果希望，可以持续以1.544Mb/s(全容量)进行传输，电信公司必须传输这些包。这有点类似你购买了所有喜欢看的每个电影每场放映的票一任何时候都可以观看，想看多少次都行—因为你支付了费用，所以它一直都是可用的。

如果你在电影院错过了一些放映场次会怎么样?会因为错过观看而得到退款吗?不会。同样，如果选择持续在小于1.544Mb/s的速率上传输数据，租用线路不会节省费用。你要为完全的T1线路付费，不管是否使用。是的，线路一直在那儿为你服务，不管是否使用都要为 此付费。

让我们回过头看一看迈阿密和丹佛之间的连接。假定你获得了一条像T1并且作用同T1 一样的连接，但允许你只为T1线路中真正使用的那部分付费，不需要为没有发送的数据交

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费。这是真的吗?那就是包交换网络的本质。然而，如果你不使用你的带宽，不要认为你会获得退款补偿!你是签约授权能够使用你的允许带宽(称为承诺信息率或CIR)的，如果其他用户没有使用他们的带宽时你甚至可以突发使用更大的带宽，但那是不保证的。

由于电信公司在迈阿密和丹佛之间有成百上千个用户，这是可以实现的。并且他们在站点两端和许多站点之间都安装了一定数量的线路。所以如果你购买从迈阿密到丹佛的T1线路，他们只需从迈阿密到丹佛的线路中拉出一条T1 线即可，并且全时起你提供服务，就像在我们的电影院一样。但如果你想和其他客户共享线路，就节省了一大笔现金。

有时你会发现在以完全T1的速率传输数据，但是有时以很小的速率传输。可能平均速 率只能达到T1的25％。如果电信公司在迈阿密有1000个客户，每个客户平均拥有完整T1速率的25％，并且这些客户同意共享电信的线路(帧中继)，电信就不需要在迈阿密有1000个T1线路。据统计，他们的线路可以远远低于那个数量，因为他们只需满足总体客户的最高要求就足够了。并且既然所有客户永远不可能同时需要全部容量，如果每个客户拥有自己的租用线路那么电信公司需要更少的T1线路。更少的T1 线路：更少的线路=节省大笔费用。

这个概念称为求大于供。电信公司以折扣向一大批客户销售同一个线路，知道不会发生所有客户同时要求访问的情况。电信公司已经在语音网络做了几年的工作—是否曾经在星期一总收到“所有线路忙”的消息?他们只安装足够的线路不会多安装。使用帧中继，许多客户共享电信公司的骨干帧中继网络，并且既然客户同意共享这个线路(求大于供)，一相对于每个客户都采用专门的租用线路来说他们会得到更低的价格。这是客户和提供商都节省大笔开支的双赢概念，同时使帧中继流行起来。

好，在继续下面内容之前，想一想为什么考虑使用帧中继? 让我们看一看图18.10，感受一下没有幀中继之前的网络是什么样子的。

图18.10 没有帧中继之前的网络

现在，从图18.11可以看到现在在Corporate路由器和帧中继交换机之间只有一个连接。 节省了多少费用!

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图18.11 有帧中继之后的网络

例如，如果你不得不为公司办公室添加7个远程站点，但路由器上只有一个空闲串行端 口的时候一帧中继可以解决问题!当然，我猜想应当说明你现在处于单点失效的状态，但是帧中继用于节省资金，不是为了使网络更有弹性。

1．帧中继技术

为了便于介绍帧中继术语，首先需要知道这种技术的工作原理。图18.12标出了用于描 述帧中继网络各个部分的各种术语 。

图18.12 帧中继技术和术语

帧中继网络的基本思想是允许用户在2个DTE设备(这里指路由器)之间通过DCE设备进行通信。用户不应当看到连接到本地服务器并从本地服务器收集资源信息，同通过帧中继连接的远程服务器收集资源信息有差异，但是速度变慢了。

图18.12说明了2个DTE设备通信必须发生的每一件事情。工作过程如下。

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1．用户网络主机在本地网络发送一个帧。路由器(默认网关)的硬件地址在帧的报头中。 2．路由器获得此帧，提取出数据包，丢弃剩下的帧。然后查看数据包中的目的IP地址， 并通过查看路由表来检查是否知道如何到达目的网络。

3．路由器然后从它认为可以找到远程网络的接口转发此数据(如果在路由表中找不到网

络，将丢弃此包)。因为这个接口是封装为帧中继的串行接口，路由器将此数据包封

装为帧中继帧放到帧中继网络上。

4.信道服务单元，数据服务单元(CSU/DSU) 接收数字信号，并将信号编码为包交换机 (PSE)可以理解的数字信号类型。例如，它可以将V.35中使用的编码转换为访问线 路的编码，可能是在T1线路上的B8ZS 。PSE接收到此数字信号并从线路上提取出 1和0。

5.CSU/DSU连接分界，分界由服务提供商安装并且位于服务提供商的第一个负责点(接

收端的最后一点)。典型的分界是最靠近路由器和CSU/DSU的RJ-45(8针)插座(有时称为灵巧插座)。

――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 提示： 注意当路由器使用串行DTE接口连接到帧中继WAN链路时，线路的时钟由CSU/DSU提供。

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6.典型的分界是连接到本地回路的双绞线电缆。本地回路连接到最近的中心局(CO)，有

时称为呈现点(POP)。本地回路可以使用各种物理介质连接，但是最常用的是双绞线 和光纤。

7.CO接收帧并通过帧中继网“云”发送到它的目的地。这个网云可能是成打的交换局

—甚至更多。

8.一旦帧到达最靠近目的局的交换局就发送到本地回路上。分界接收到此帧并发送给

CSU/DSU。最后，路由器从帧中提取出包或数据报，并将包放到一个新的LAN帧中交付给目的主机。LAN上的帧报头中会有最终的目的硬件地址。在路由器的ARP缓存中找到这个地址，或通过ARP播得到这个地址。

用户和服务器不需要知道，也不应当知道，帧在决定通过帧中继网络的路径时所发生的每一件事情。远程服务器应当像本地连接的资源一样易于使用。

有几点使得帧中继和租用线路不同。使用租用线路，可以指定所需要的带宽(T1、部分T1、DS3等等)。但使用帧中继，可以指定访问速率(端口速率)和CIR。我马上就要讲到。

2．承诺信息率(CIR)

帧中继提供商同时为许多不同的客户提供包交换网络。这是一个伟大的思想，因为它在众多客户中发挥了交换机的价值。然而，帧中继是基于假定不是所有客户都需要同时持续传输数据这一情况的。

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帧中继通过为每个用户提供部分专用带宽工作，并在电信网络有可用资源的情况下允许用户超过他们保证的带宽。所以基本上，帧中继提供商允许客户购买稍低于其真正需要的带宽。帧中继有两种带宽规范。

◇访问速率：帧中继接口可以传输的最大速率。

◇CIR：数据传输承诺的最大速率。然而，实际上这是服务提供商承诺传输的平均速率。

如果这两个值相等，帧中继连接就像租用线路了。然而，它们也可以设置为不同的值。 这里有一个例子：假如说你购买了T1的访问速率(1.544Mb/s)并且CIR为256Kb/s。那么，发送的第一个256Kb/s流量是承诺传输的。所有高于这个速率都称为“突发速率”，即超过 允许的256Kb/s 的传输，并且可以是任何低于T1访问速率的速率(如果那个速率是合同中规定的)。如果允许的突发速率(CIR的基本速率)加上超量突发大小(MBR或最大突发速率)超过访问速率时，超过的额外流量将被丢弃，尽管这依赖于特定服务提供商订购级别。

在理想情况下，这一切通常运作得很顺利一但记得“承诺”这个词吗? 当承诺速率是256Kb/s时，是什么意思?这意味着发送的任何超过256Kb/s承诺速率的突发数据将被“最大努力”地发送出去。或者发送不出去一如果电信设备在你传输的时候没有容量发送出去，那么你发送的帧将被丢弃，会通知DTE这一结果。时间决定一切一你可以在6点将数据以承诺速率256Kb/s(T1) 发送出去，只要电信公司设备在那时有发送能力!还记得我们说过的“求大于供”吗？ 好，这就是它在发挥作用!

――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 提示： CIR是以每秒位为单位的逐半，是帧中继交挟机同意传输数据的逐半。

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因此，应当根据实际需要选择CIR，预测流量速率。某些帧中继提供商允许购买0 CIR。 如果觉得重传包是可以接受的，就可以使用0 CIR以节省费用。那样做真是冒险，因为它意味着发送的每个包都可能在服务提供商的网络里被丢弃!

3．帧中继封装类型

当在Cisco路由器上配帧中继时，需要在串行接口上将帧中继指定为一种封装。正如前面提到过的，不能使用HDLC和PPP封装帧中继。当你配置帧中继时，要指定一种帧中继封装类型(如下所示)。和HDLC和PPP不一样，帧中继有两种封装类型—Cisco和IETF(Internet Engineering Task Force，因特网工程任务组)。下面的路由器输出显示了在Cisco路由器上选择帧中继时的两种不同的封装方法。

除非手动地输入ietf，,否则默认的封装是Cisco，而且连接2个Cisco设备时使用Cisco类型。如果用帧中继连接一台Cisco设备和一台非Cisco设备时，要选择IETF 封装类型。在选择任何一种封装类型之前，一定要确保两端的帧中继封装类型是相同的。

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