网络互联技术与实践第13章：广域网帧中继连接

13.1任务描述第13章：广域网帧中继连接某公司下属多个分公司，并且总公司与分公司分别设在不同的城市，总公司与分公司之间的网络由于业务的需要，需要连接起来。目前公司计划花费较少的费用实现公司内部主机相互通信。13.2相关知识第13章：广域网帧中继连接13.2.1帧中继简介13.2.2虚电路和DLCI13.2.3帧中继中的帧13.2.4帧中继地址映射13.2.5帧中继配置13.2.6帧中继子接口13.2.1帧中继简介帧中继是一种在OSI参考模型的物理层和数据链路层工作的高性能WAN协议。帧中继是X.25协议的简化版，起初用于综合业务数字网络(ISDN)接口。如今，在其它各种网络接口上也得到了广泛应用。1.帧中继：一种高效而灵活的WAN技术2.帧中继的成本效益3.帧中继的灵活性4.帧中继WAN5.帧中继的工作原理13.2.1帧中继简介2.帧中继的成本效益帧中继是较具成本效益的方案，原因有两个：（1）使用专用线路时，用户需要为端对端连接付费，这包括本地环路和网络链路。而使用帧中继时，用户只需为本地环路以及从网络提供商购买的带宽付费。节点之间的距离无关紧要。（2）帧中继允许众多用户共享带宽。13.2.1帧中继简介3.帧中继的灵活性任何公司办公室希望与其它公司办公室通信时，它所需要做的只是连接到通往其它办公室的虚电路。在帧中继中，每个连接的端点都有一个标识该连接的编号，该编号称为数据链路连接标识符(DLCI)。只需提供对方站点的地址和要使用的线路的DLCI编号，任何站点都可方便地连接到其它站点。并且，帧中继可以经过配置，使得来自所有已配置DLCI的数据都流经路由器的同一端口。13.2.1帧中继简介4.帧中继WAN帧中继WAN自己的设备(DTE)该地区服务的电话公司的中心局(DCE)帧中继网络云13.2.1帧中继简介5．帧中继的工作原理图13.1

帧中继的工作原理DTEDTE位于WAN边缘的DCE13.2.1帧中继简介5．帧中继的工作原理（1）①

DTE将帧发送到WAN边缘的DCE。（2）②④

帧在WAN中从一台交换机传递到另一台交换机，最终到达WAN边缘的目标DCE交换机。（3）⑤

目标DCE将帧传输给目标DTE。13.2.2虚电路和DLCI虚电路SVC即交换虚电路PVC即永久虚电路13.2.2虚电路和DLCI虚电路SVC即交换虚电路PVC即永久虚电路是临时性连接，适用于只需偶尔通过帧中继网络在DTE设备之间传输数据的情形。使用SVC进行的通信会话有4种运行状态：呼叫建立、数据传输、空闲和呼叫终止。13.2.2虚电路和DLCI虚电路SVC即交换虚电路PVC即永久虚电路是永久性建立的连接，适用于需要不断通过帧中继网络在DTE设备之间传输数据的情形，通过PVC进行通信时，不需要用于SVC的呼叫建立和终止状态。PVC总是处于两种状态之一：数据传输和空闲。有时也称私有虚电路，即VC。13.2.2虚电路和DLCI帧中继创建虚电路的过程如下：在每台帧中继交换机的内存中存储输入端口到输出端口的映射，以便将各台交换机首尾相接，直到找到从电路的一端到另一端的连续路径为止。虚电路可以经过帧中继网络范围内任意数量的中间设备（交换机）。虚电路提供一台设备到另一台设备之间的双向通信路径。虚电路是以DLCI标识的。DLCI值通常由帧中继服务提供商（例如电话公司）分配。帧中继DLCI仅具有本地意义，也就是说这些值本身在帧中继WAN中并不是唯一的。DLCI标识的是通往端点处设备的虚电路。DLCI在单链路之外没有意义。虚电路连接的两台设备可以使用不同的DLCI值来引用同一个连接。13.2.2虚电路和DLCIDLCI=44DLCI=52RoutebRoutec图13.2帧中继DLCIRouteaDLCI=52DLCI=417DLCI=910DLCI=325帧中继网络13.2.3帧中继中的帧帧中继将来自网络层协议（如IP或IPX）的分组封装在帧中继的帧中作为数据部分，然后将帧传递给物理层通过电缆传输。如图13.3所示说明了帧中继如何封装要传输的数据，并将传递给物理层进行传输。首先，帧中继接收网络层协议（如IP）发来的数据分组，然后将其放在包含DLCI的地址字段和校验和之间。接下来，添加标志字段以标识帧的开头和结尾，这种标志总是不变的，为十六进制值7E或二进制值01111110。封装分组后，帧中继将传递给物理层以便传输。13.2.3帧中继中的帧IP分组，如Web请求标志地址数据FCS标志DLCI876543C/R2EA1DLCI8765FECN4BECN3DE2EA1图13.3帧中继封装和标准的帧结构011110111110网络层数据链路层物理层13.2.4帧中继地址映射逆向地址解析协议(ARP)从第2层地址（例如帧中继网络中的DLCI）中获取其它站点的第3层地址。逆向地址解析协议主要用于帧中继和ATM网络，在这两种网络中，虚电路的第2层地址有时从第2层信号中获取，但在虚电路投入使用之前，必须解析出对应的第3层地址。ARP将第3层地址转换为第2层地址，逆向ARP则反其道而行之。1.逆向ARP13.2.4帧中继地址映射动态地址映射依靠逆向ARP将下一跳的网络协议地址解析为本地DLCI值。帧中继路由器在其永久虚电路上发送逆向ARP请求，以向帧中继网络告知远程设备的协议地址。路由器将请求的响应结果填充到帧中继路由器或接入服务器上的地址到DLCI的映射表中。路由器建立并维护该映射表，映射表中包含所有已解析的逆向ARP请求，包括动态和静态映射条目。在Cisco路由器上，对于物理接口上启用的所有协议默认启用逆向ARP。对于接口上未启用的协议，则不会发送逆向ARP数据包。2.动态映射13.2.4帧中继地址映射静态映射的建立应根据网络需求而定。要在下一跳协议地址和DLCI目的地址之间进行映射，请使用以下命令：router(config-if)#frame-relaymapprotocolprotocol-addressdlci[broadcast][ietf][cisco]在连接到非Cisco路由器时，请使用关键字ietf。在配置开放最短路径优先(OSPF)协议时，可以添加可选的关键字broadcast，这样可以大大简化配置过程。3.配置静态映射13.2.4帧中继地址映射LMI是一种keepalive（保持连接）的机制，提供路由器(DTE)和帧中继交换机(DCE)之间的帧中继连接的状态信息。终端设备每10秒（或大概如此）轮询一次网络，请求哑序列响应或通道状态信息。如果网络没有响应请求的信息，用户设备可能会认为连接已关闭。网络作出FULLSTATUS响应时，响应中包含为该线路分配的DLCI的状态信息。终端设备可以使用此信息判断逻辑连接是否能够传递数据。4.本地管理接口(LMI)13.2.4帧中继地址映射LMI有几种类型，每一种都与其它类型不兼容。路由器上配置的LMI类型必须与服务提供商使用的类型一致。Cisco路由器支持以下三种LMI：Cisco：原始LMI扩展；Ansi：对应于ANSI标准T1.617AnnexD；q933a：对应于ITU标准Q933AnnexA；如需设置LMI类型，可以使用接口配置命令。Router(config-if)#frame-relaylmi-type[cisco|ansi|q933a]配置LMI类型，禁用自动检测功能。5.LMI扩展13.2.4帧中继地址映射通过结合使用LMI状态消息和逆向ARP消息，路由器可以将网络层和数据链路层的地址相关联。如果路由器需要将虚电路映射为网络层地址，则会在每条虚电路上发送一条逆向ARP消息。逆向ARP消息包括路由器的网络层地址，因此远程DTE或路由器也可执行映射。逆向ARP回复允许路由器在其地址到DLCI映射表中建立必要的映射条目。如果链路上支持多个网络层协议，系统会为每个协议发送逆向ARP消息。6.使用LMI和逆向ARP来映射地址13.2.5帧中继配置必须执行的任务：在接口上启用帧中继封装；配置动态或静态地址映射。可选任务：配置LMI；配置帧中继SVC；配置帧中继流量整形；为网络定制帧中继；监视和维护帧中继连接。13.2.5帧中继配置图13.4

帧中继配置R1R2R3

帧中继192.168.10.0/24S0/0/0192.168.10.3/24S0/0/0192.168.10.2/24S0/0/0192.168.10.1/24DLCI301DLCI103DLCI102DLCI201DLCI203DLCI30213.2.5帧中继配置步骤1：配置IP地址在Cisco路由器中，同步串行接口通常都支持帧中继。使用命令ipaddress设置接口的IP地址。Router(config-if)#ipaddressip_addressip_netmask配置如下：Router1(config-if)#ipadderss192.168.10.1255.255.255.0Router2(config-if)#ipadderss192.168.10.2255.255.255.0Router3(config-if)#ipadderss192.168.10.3255.255.255.01.启用帧中继封装13.2.5帧中继配置步骤2：配置封装。在一个同步串行接口上启用帧中继封装，并开始处理帧中继。在Cisco路由器上默认的封装类型是Cisco公司私有的HDLC协议。要将封装从HDLC改为帧中继，可使用下面的命令：。Router(config-if)#encapsulationframe-relay[cisco|ietf]如果连接一个非Cisco设备，应该选择IETF。Router1(config-if)#encapsulationframe-relayRouter2(config-if)#encapsulationframe-relayRouter3(config-if)#encapsulationframe-relay1.启用帧中继封装13.2.5帧中继配置步骤3：配置带宽如果必要，设置串行接口带宽。EIGRP和OSPF路由协议使用带宽值计算并确定链路的度量。Router(config-if)#bandwidthbandwidth步骤4：设置LMI类型（可选）在Cisco路由器自动感应LMI类型时，此步骤为可选步骤。Router(config-if)#frame-relaylmi-type[ansi|cisco|q933a]使用showinterface命令检查配置的封装类型，以及LMI类型状态信息。Cisco路由器默认的LMI类型是cisco。1.启用帧中继封装13.2.5帧中继配置如果远端路由器不支持inverseARP，就必须以静态方式建立本地DLCI与远端路由器的三层地址之间的映射。如果需要控制VC上是否传输广播和多播流量也要建立静态映射。配置命令为：Router(config-if)#frame-relaymapprotocolprotocol-addressdlci[broadcast]其中：protocol：指定支持的协议、桥接或逻辑链路控制，可能的取值为appletalk、decnet、dlsw、ip、ipx、llc2、rsrb、vines和xns；protocol-address：指定目标路由器接口的网络层地址；dlci：指定用于连接到远程协议地址的本地DLCI；broadcast参数允许通过VC传输广播和多播。这样才允许动态路由协议运行。2.配置静态帧中继映射13.2.5帧中继配置在EXEC模式下监控帧中继连接，可使用下面的命令：showinterfaceserialnumber：显示帧中继DLCI和LMI信息。Showframe-relaylmi[typenumber]：显示LMI状态。Showframe-relayPVC[typenumber[dlci]]：显示PVC状态。Showframe-relaymap：显示网络层协议和DLCI间的映射及帧中继接口的状态和封装。Showframe-relayroute：显示帧中继传输状态。3．相关调试命令13.2.6帧中继子接口1．子接口在帧中继网络中为了能够完全路由选择更新消息，可以为路由器配置逻辑划分的接口，这些接口也叫做子接口。它们是物理接口的逻辑划分块。在子接口的配置过程中，每个PVC可被当作一个点对点的连接，从而允许子接口像专线那样使用。如图13.6所示。通过把一个单独的广域网串行物理接口逻辑地划分成多个虚拟的子接口，可以使一个帧中继的总体成本大大降低。如图13.7所示，单独的一个路由器通过不同的子接口可以为多个远端单元提供服务。13.2.6帧中继子接口S0.1S0.2S0.3帧中继网络子网A子网B子网CS0逻辑接口物理接口图13.6帧中继子接口1．子接口13.2.6帧中继子接口串行接口0.1网络7777网络4444图13.7帧中继逻辑子接口网络5555网络3333串行接口0.3网络8888串行接口0.2网络2222串口01．子接口13.2.6帧中继子接口2.帧中继子接口的类型帧中继子接口的类型点到点点到多点13.2.6帧中继子接口2.帧中继子接口的类型帧中继子接口的类型点到点点到多点一条PVC连接两端的接口在同一子网中，并且每个（子）接口都有一个DLCI号码。在一个子接口上建立一条到远端路由器上某个物理接口或某个子接口的PVC连接。13.2.6帧中继子接口2.帧中继子接口的类型帧中继子接口的类型点到点点到多点所有涉及到的接口都在同一个子网中，并且每个（子）接口都有它自己的本地DLCI号。在一个子接口上建立多条到远端路由器上某个物理接口或某个子接口的PVC连接。13.2.6帧中继子接口DLCI20S01.1.1.3S0.11.1.1.1帧中继网络S02.1.1.2S0Rta图13.8帧中继点到点和多点配置示例S0.22.1.1.2S01.1.1.2DLCI18DLCI19RtbRtcRtd2.帧中继子接口的类型13.2.6帧中继子接口3.配置帧中继子接口（1）配置物理接口使用帧中继子接口RTA(config)#interfaces0RTA(config-if)#encapsulateionframe-relayietfRTA(config-if)#noipadderss（2）使用如下的命令指定子接口或者想创建的子接口：Router(config-if)#interfaceserialnumber.subinterface-number{multipoint|point–to-point}其中：number.subinterface-number：取值为1-4294967293的子接口号。句点前面的接口号必须与子接口所属的物理接口的编号相同。Multipoint：如果所有路由器都位于同一个子网内，则指定该关键字。point–to-point：如果每对点对点路由器都位于独立的子网中，则指定该关键字。点到点链路通常使用子网掩码：255.255.255.252。13.2.6帧中继子接口3.配置帧中继子接口（3）可以在接口配置模式或者全局配置模式中指定子接口数。CiscoIOS将从14294967295之间的任何数作为子接口的序号。序号0指物理接口，而不是子接口。在配置点到点子接口时，一般会根据PVC的DLCI号码给子接口分配序号。例如，在串口0上创建一个连接到使用DLCI16的PVC的子接口时，使用如下命令：

RTX(config-if)#interfaceserials0.16point-to-point指定逻辑配置参数，比如IP地址，对图13.10中的RTA，可以使用如下命令：RTA(config-if)#ipaddress2.1.1.2255.255.255.0如果为一个点到点子接口配置IP地址，也可以指定无IP地址，如下所示：Router(config-if)#ipunnumberedinterface13.2.6帧中继子接口3.配置帧中继子接口（4）在子接口配置模式上，既可以配置静态帧中继映射，也可以使用frame-relayinterface-dlci命令。Router(config-if)#frame-relayinterface-dlcidlci-numberframe-relayinterface-dlci命令跟用DLCI选择的子接口有关。该命令对所有点到点子接口都是必须的。对反向ARP启用的多点子接口也要求使用该命令。但对用静态映射配置的多点子接口不需要使用该命令。。13.2.6帧中继子接口3.配置帧中继子接口RTA(config)#interface

serial

serial0.1multipointRTA(config-subif)#ipaddress

1.1.1.1255.255.255.0RTA(config-subif)#frame-relayinterface-dlci

18RTA(config-fr-dlci)#exitRTA(config-subif)#frame-relayinterface-dlci

19RTA(config-fr-dlci)#exitRTA(config-subif)#exitRTA(config)#interface

serial

serial0.2point-to-pointRTA(config-subif)#ipaddress

2.1.1.1255.255.255.0RTA(config-subif)#frame-relayinterface-dlci

20RTA(config-subif)#^z

13.3方案设计为了将分布在三个城市的总公司和两个分公司之间的网络连接之间，从经济上考虑，目前最便宜的就是采用帧中继将分布不同城市的网络互联起来。13.4任务实施为了在实训室完成本项目，构建如图13.9所示的网络实训环境。在PacketTrace中选用帧中继云作为帧中继交换机使用。完成如下的配置任务：（1）配置帧中继交换机。（2）配置CHAP验证。（3）配置CHAP验证；13.4.1

项目任务13.4任务实施图13.9

配置帧中继PC21S0/0/0S0/0/0F0/0F0/0PC31ACBS0/0/0PC11F0/0S0S1S213.4任务实施为了构建如图13.9所示的网络实训环境，需要如下网络设备：（1）帧中继交换机（1台）。实际也可用路由器模拟。（2）Cisco2811路由器（3台）；（3）Cisco2960交换机（3台）；（4）PC机3台；（5）双绞线（若干根）；（6）反转电缆两根。13.4.2

设备清单13.4任务实施步骤1：规划设计（1）规划各路由器名称，各接口IP地址、子网掩码如表13-1所示。（2）规划各计算机的IP地址、子网掩码和网关同项目13。（3）ISP分配的DLCI号如表13-3所示13.4.3

实施过程－帧中继配置13.4任务实施13.4.3实施过程－帧中继配置部门路由器名称接口IP地址子网掩码描述总公司RouteraS0/0/0192.168.100.1255.255.255.0framy-serial0F0／0192.168.10.1255.255.255.0Lan10分公司1RouterBS0/0/0192.168.100.2255.255.255.0framy-serial1f0/0192.168.20.1255.255.255.0Lan20分公司2RoutercS0/0/0192.168.100.3255.255.255.0framy-serial2f0/0192.168.30.1255.255.255.0Lan3013.4任务实施13.4.3实施过程－帧中继配置部门路由器名称接口IP地址子网掩码描述总公司RouteraS0/0/0192.168.100.1255.255.255.0Routerb-s0/0/0S0/0/1192.168.200.1255.255.255.0Routerc-s0/0/0F0／0192.168.10.1255.255.255.0Lan10分公司1RouterBS0/0/0192.168.100.2255.255.255.0Routera-s0/0/0f0/0192.168.20.1255.255.255.0Lan20分公司2RoutercS0/0/0192.168.200.2255.255.255.0Routera-s0/0/1f0/0192.168.30.1255.255.255.0Lan3013.4任务实施13.4.3实施过程－帧中继配置路由器接口PVCDLCIRouteraS0/0/0R1-fr-r2102RouteraS0/0/0R1-fr-r3103RouterbS0/0/0R1-fr-r2201RoutercS0/0/0R1-fr-r330113.4任务实施步骤2：实训环境准备（1）硬件连接。在路由器、交换机和计算机断电的状态下，按照图13.13连接硬件。（2）然后分别打开设备，给设备加电。步骤3：按照表13-2所列设置各计算机的IP地址、子网掩码、默认网关。步骤4：测试网络连通性使用ping命令分别测试PC11、PC21、PC31这3台计算机之间的连通性。13.4.3实施过程－帧中继配置13.4任务实施步骤5：配置帧中继云表13-4中的DLCI信息是通过配置帧中继云来完成的。帧中继云有4个串口，分别是Serial0、Serial1、Serial2、Serial3。在这里使用3个串口。（1）配置串口的DLCI号单击帧中继云的“config”选项，单击“interface”选项，打开帧中继云接口。单击串口“serial0”，在“DLCI”中输入串口serial0的DLCI号，在“Name”栏中输入名称。如图13.15所示。在这里创建102、103两个，是routera的物理接口serial0/0/0的两条PVC，即R1-Fr-R2和R1-fr-R3。13.4.3实施过程－帧中继配置13.4任务实施单击串口“serial1”，在“DLCI”中输入串口serial1的DLCI号，在“Name”栏中输入名称。如图13.16所示。在这里创建201，是routerb的物理接口serial0/0/0的1条PVC，即R1-Fr-R2。单击串口“serial2”，在“DLCI”中输入串口serial2的DLCI号，在“Name”栏中输入名称。如图13.17所示。在这里创建301，是routerc的物理接口serial0/0/0的1条PVC，即R1-Fr-R3。（2）配置FramyRelay单击“CONNECTIONS”选项，打开帧中继连接。单击串口“FramyRelay”选项，如图13.18所示。得到两条PVC。13.4.3实施过程－帧中继配置13.4任务实施步骤6：配置各路由器的名称、接口地址步骤7：配置路由步骤8：查看路由器的路由表routera#showiprouteroutera#showinterface

serial0/0/0routerb#showiprouterouterb#showinterface

serial0/0/0routerc#showiprouterouterc#showinterface

serial0/0/013.4.3实施过程－帧中继配置13.4任务实施步骤9：配置帧中继协议routera(config)#interfaceserial0/0/0routera(config-if)#encapsulationframe-relayroutera(config-if)#frame-relaylmi-typeciscoroutera(config-if)#endroutera#writerouterc(config)#interfaceserial0/0/0routerc(config-if)#encapsulation

frame-relayro