Frame Relay WAN OSI 路由器 網路 協定

廣域網路重要通訊協定 Frame Relay技術詳解

2014-02-27
訊框中繼是一個相當重要的網路協定,在這篇文章之中將講解訊框中繼網路的專有名詞解釋、訊框中繼網路的網路架構,以及訊框中繼網路所可能造成的問題。
因此,如果這些訊框中繼網路封包到達目的端的DTE設備,目的端設備看到這個FECN的值如果是1,就可以知道這個訊框中繼網路封包從發送端到目的端的這段網路過程中,曾經經歷網路壅塞的情況。如此一來,DTE設備就能夠把這樣的資訊呈報到上層的網路協定,以便針對網路壅塞的情況做出一些回應。

BECN

BECN的全名是Backward Explicit Congestion Notification,這也是位於訊框中繼網路封包表頭中,位址欄位內的一個位元。當訊框中繼網路封包從訊框中繼交換機(DCE設備)以反方向發送回給路由器等資料終端設備(DTE設備),而且FECN的值為1的時候,訊框中繼交換機(DCE設備)就會把BECN的值也設定為1。

把BECN設定為1的目的在於,告訴來源端的DTE設備,剛剛這段訊框中繼網路路徑曾發生網路壅塞的情況,來源端的DTE設備就可以把這樣的訊息告訴上層的網路協定,以便於做出相對應的策略或是處理。

訊框中繼網路協定的網路架構

訊框中繼網路基本上有三種網路拓樸(Topology)結構:星狀拓樸(Star Topology)、全狀拓樸(Full Mesh Topology)以及部分拓樸(Partial Topology)。以下針對這三種拓樸結構做一些簡單的介紹。

星狀拓樸

在這個星狀拓樸(Star Topology)之中,所有的遠端設備都連到同一個中央控制的設備,而這個中央控制的設備會提供一定的服務給各個遠端設備。星狀拓樸,也就是Hub-and-spoke的設定方式,圖3為星狀拓樸的網路架構範例。


▲圖3 星狀拓樸。

從圖3的範例圖可以看出,路由器A就是中央控制的設備,在整個網路架構圖中,永久性虛擬線路(PVC)連線的數目並不高,也因為這樣,成本相對就比較低,所以星狀拓樸網路結構是最受歡迎,也是最常被使用於訊框中繼網路的架設。

全狀拓樸

全狀拓樸(Full Mesh Topology)這種網路拓樸架構,顧名思義,就是每一台路由器與其他各個路由器都有永久性虛擬線路(PVC)的連線,如圖4所示。


▲圖4 全狀拓樸。

由圖4可以看出,這種網路拓樸架構所需架設的永久性虛擬線路數目是最高的,因此成本也最高。但是,也因為由一個路由器到另一個路由器的路徑不只一條,所以一旦某條網路路徑發生問題,路由器依然可以透過其他路徑傳送網路封包給目的端的路由器。

這種網路拓樸所要注意的是,當增加一台新的路由器設備時,就必須多建立N - 1條永久性虛擬線路(N是全部的路由器數目),而總共的永久性虛擬線路的數目會變成n ( n - 1) / 2個。

舉例來說,若有20台路由器設備使用這種網路拓樸結構,則必須架構190條永久性虛擬線路,反之,若使用剛剛的星狀網路拓樸結構,則只需要N – 1條,也就是19條永久性虛擬線路就可以了,兩者之間的成本就相差了十倍以上。

部分拓樸

部分拓樸(Partial Topology)就是指全狀拓樸中少掉幾條永久性虛擬線路的架構,但又不是星狀拓樸的樣子,圖5即是其中一種部分拓樸的範例圖。


▲圖5 部分拓樸。

在部分拓樸這種網路拓樸架構中,雖然說成本比星狀拓樸高,而比全狀拓樸低,但無疑是一種權宜方案,依照網路環境的需求,選擇性地讓某幾條網路路徑做到重複(Redundant Path),以提升網路路徑發生問題的容忍程度,選擇性地降低風險。

Distance Vector路由協定的問題

接著講解Distance Vector路由協定的問題,因為在後面將要揭發訊框中繼網路的缺點,但在此之前,必須先講解一些相關的背景知識:Distance Vector路由協定可能造成的問題和解決方案。

Distance Vector路由演算法是將整份Routing Table只與鄰近Router設備分享,而且會每隔一段時間就與其他Router設備分享Routing Table的資料,所以當更新動作不夠快的時候,最可能造成的就是資料不一致的問題。

接著,以圖6來說明Distance Vector路由演算法是在怎樣的情況之下,讓Routing Table的資料產生不一致的情況。


▲圖6 連接Router設備的網路架構圖。

假設有以上三台Router設備,Router A的左邊為E0介面,右邊為S0介面,Router B的左邊為S0介面,右邊為S1介面,Router C的左邊為S0介面,右邊為E0介面。


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