Frame-relay

프레임 릴레이는 데이터링크 계층에서 동작되는 대표적인 WAN 프로토콜이다.

전용선에 비해 저렴하고 적은 복잡성과 간단한 구현 방법으로 망 구성 비용을 절감하게 도와둔다. 

또한 전용선에 비해 광대역, 높은 신뢰성, 유연성을 제공한다.

 

프레임 릴레이 망에서는 가상 회선(Virtual Circuit)을 사용하여 여러 개의 물리적 회선을 하나의 회선만으로 

대체해서 사용이 가능하다. 이때 사용하는 가상회선을 PVC(Permanent Virtual Circuit)라고 한다. PVC는 논리

적 경로로서 두 종단 사용자 간의 고유 경로를 정의한다.

 

용어정리

가상 회선 (Virtual Circuit)

: 가상 회선은 2개의 종단 장비간 양방향 통신 경로를 제공하며, DLCI에 의해 식별된다.

가상회선은 SVC(Switched Virtual Circuit)와 PVC(Permanent Virtual Circuit)로 나뉜다.

 

SVC (Switched Virtual Circuit)

: 요구에 의해 동적으로 설립되고 전송이 끝나면 해제되는 가상회선 이다.

필요에 의해서만 연결이 이루어져야 하는 상황에서 사용한다.

SVC를 통한 통신 세션은 호출 설정, 데이터 전송, 유휴 상태, 호출 종료 이렇게 4가지 동작 상태를 갖는다.

 

PVC (Permanent Virtual Circuit)

: 영구적으로 설정된 연결로서 지속적인 데이터 전송을 위해 사용한다.

PVC는 항상 데이터 전송, 유휴 상태 중 하나의 상태에서 동작하며, 일반적으로 프레임 릴레이는 PVC사용

 

DLCI (Data Link Connection Identifier)

: F/R 네트워크에 만들어진 가상 회선들을 구별하기 위한 용도로 사용하는 물리적 주소이다.

 

Inverse ARP

: PVC 상에서 라우터 자신의 DLCI와 상대 라우터의 IP주소를 자동으로 맵핑하는 작업을 하는 프로토콜.

 

LMI (Local Management Interface)

: 라우터와 F/R 스위치 사이에서 PVC의 상태 정보를 주고 받을 때 사용하는 표준 프로토콜이다.

라우터는 프레임릴레이 네트워크 내부에 PVC상태 정보를 스스로 인식할 수 없기 때문에 항상 인접한 

F/R 스위치와 PVC 상태 정보를 주기적으로 문의하여 가상회선의 이상 유무를 확인한다.

 

 

 

 

Frame-relay 네트워크 구성

 

프레임릴레이 사용자들은 물리적인 네트워크를 공유하지만 논리적인 가상회선으로 구별되어 사용하고 있다.

이것은 이더넷 스위치에서 물리적으로 연결된 노드들을 VLAN으로 나누는 작업과 같은 개념이다.

 

가상회선은 하나의 물리 인터페이스에 다수가 연결될 수 있으므로 별도의 물리적 회선과 시리얼 인터페이스 

추가 없이도 위 그림과 같은 여러 토폴로지를 구현할 수 있다.

가상회선 개념은 WAN에서 L2 VPN을 지원할 수 있는 능력을 제공한다. 따라서 가상회선으로 연결된 L2 네트

워크과 L3 네트워크의 구조가 달라질 수 있다는 의미이다.

 

프레임릴레이는 Public Network 특성을 가지고 있고 공유망이라 할지라도 특정 노드들의 데이터 전송 신호가

다른 노드에 전달되지 않으며 각 노드들은 논리적인 가상회선을 통해 개별적인 통신 경로를 가지고 있으므로

NBMA라고도 한다.

 

 

 

 

DLCI와 IP의 Mapping 방식

 

 

Router가 프레임 릴레이에서 데이터를 전송할 수 있게 하려면 각 Router는 어느 로컬 DLCI가 원격 목적지의 

3계층 주소에 매핑되는지를 알아야 한다. Cisco router는 IP, IPX, AppleTalk과 같은 모든 네트워크 계층 프로

토콜을 프레임 릴레이에서 지원하고 이 주소와 DLCI의 매핑은 정적 또는 동적으로 일어난다.

동적 주소 매핑은 Next hop address와 Local DLCI를 mapping시키는데 Inverse ARP를 사용하는 것이고, 정적

 주소 매핑은 수작업으로 입력하는 방식이다.

 

 

Inverse ARP와 LMI를 사용하여 DLCI와 IP를 매핑하는 과정

 

 

1. 프레임 릴레이 네트워크에 Router를 연결하는데 Router의 interface는 프레임 릴레이를 지원하는 encapsulation 설정과 IP 주소가 설정 되어 있어야 합니다.

2. 프레임 릴레이 설정이 적용된 interface가 활성화 되면 Router는 인접한 프레임 릴레이 스위치에게 PVC의 상태 정보를 문의합니다.

3. 프레임 릴레이 스위치가 Router에게서 status inquiry message를 수신하면 PVC의 Local DLCI number와 상태 정보를 router에게 알려 줍니다.

4. 각 Router들은 PVC의 Active 상태 정보를 수신하게 되면 자신의 Local DLCI number와 상대 Router의 IP주소 정보를 매핑하기 위해 Inverse ARP를 수행합니다. 각 Router는 자신의 IP 정보를 소개합니다.

5. Inverse ARP를 통해 상대 Router의 IP 주소를 알게 되면 프레임 릴레이 매핑 정보를 생성합니다.

6. 이후 매 60초마다 Router들은 자신이 알고 있는 모든 Active 상태를 확인하기 위해 Inverse ARP를 수행합니다.

7. LMI 신호를 주기적으로 보내서 PVC의 상태를 확인합니다.

 

 

LMI - Frame-relay Signaling

기본적으로 LMI는 Router와 프레임 릴레이 스위치 간의 연결에 대한 상태 정보를 제공하는 활동유지 매커니

즘이다.

주기적으로 장비의 연결 상태를 확인하는 Keepalive 역할을 합니다. 10초마다 종단 장치는 누락된 순차 응답 

또는 채널 상태 정보를 위해 망에 데이터의 송신을 요구합니다. 이에 응답이 오지 않으면 연결이 끊어진 것으

로 간주합니다.

 

LMI는 여러 타입이 있는데 서로 간에 호환성이 없기 때문에 Router에 구성된 LMI 타입은 서비스 제공자에서 

사용한 타입과 동일해야 한다. Cisco router는 Cisco, Ansi, q933a를 지원합니다. Cisco IOS 소프트웨어 버전 

11.2부터는 LMI 자동 감지 기능이 직접 연결된 프레임 릴레이 스위치가 지원하는 LMI 타입을 감지한다. 프레임

릴레이 스위치로부터 수신한 LMI 상태 메시지에 근거하여 Router는 자동으로 자신의 인터페이스 LMI 타입을 

설정한다. LMI에 관한 정보를 확인하고 싶은 경우 show frame-relay lmi를 입력한다.

 

LMI는 기본적으로 PVC 상태 정보를 다음과 같은 내용으로 알려준다.

- Active state    : PVC의 상태가 정상적이므로 Router 사이에 정보 교환이 가능

- Inactive state  : Remote router와 프레임 릴레이 스위치 간에 문제가 있음

- Deleted state  : Local router와 프레임 릴레이 스위치 사이에 문제가 있음

 

 

 

정적인 방법으로 DLCI와 IP를 매핑하는 과정

 

 

라우터에 수동으로 설정하기 위해 다음과 같은 명령어를 사용한다.

 

Router(config-if)# frame-relay map [protocol] [protocol-address] [dlci] {broadcast}

Option 설명

- protocol : 지원하는 프로토콜 (Apple-talk, IPX, IP 등이 있다)

- protocol-address : 목적지 라우터의 주소

- dlci : 원격지와 연결하기 위해 사용하는 로컬 DLCI

- broadcast (optional) : 가상회선에 Broadcast 및 Multicast를 허용하는 명령어. 이 옵션이 있어야 

Dynamic라우팅 가능