Frame-Relay

　◆　フレームリレーとは

　フレームリレーは、前身であるX.25というWANサービスからエラー訂正機能を取り除いたWANサービス。
　フレームリレーは、エラー訂正、確認応答、再送制御等を行わないため高速なデータ伝送を実現しています。

　現在の企業ネットワークで使用されていませんがCCNAの試験範囲なので解説します。フレームリレーでは
　顧客宅内に設置するDTEであるルータ、フレームリレー網にあるDCEであるフレームリレースイッチの間で
　フレームがやり取りされます。各拠点のDTE間でVC（Virtual Circuit）と呼ぶ仮想回線を定義し通信します。


　　

　

用語	説明
DTE ( Data Terminal Equipment )	顧客宅内に設置されるネットワークを終端する装置。ルータなどが該当。
FRAD ( Frame Relay Access Device )	通信データをフレームリレー形式に分解と組立を行う機器。通常はルータが 　FRADに含まる。そして、そのルータのシリアルインターフェースのカプセル化 　をフレームリレーにすることで、フレームリレー網でデータ伝送が可能になる。
DSU ( Degital Service Unit )	DTEデバイスをフレームリレーの通信回線に接続して、信号同期や通信速度 　の制御を行う回線終端装置。DSUにより、信号を網内で読み取れるようになる。
DCE (Data Circuit-terminating Equipment)	フレームリレーでは、クロック信号の提供とフレーム転送をする装置。 　キャリア網内に設置されるフレームリレースイッチが該当する。
フレームリレースイッチ	フレームリレー網内のキャリアの機器。フレームリレー交換機とも呼ばれる。
アクセス回線	ルータ（DTE）とフレームリレースイッチ（DCE）間の物理的な通信回線。
トランク	フレームリレー網内におけるフレームリレースイッチ間を接続する通信回線。

　フレームリレーでは、HDLCを拡張したLAPF (Link Access Procedure for Frame Relay)というプロトコルが
　L2として使用されています。※ WANサービスのフレームリレーをプロトコルとして呼称する場合もあります。
　フレームリレーの場合、上位層プロトコルに依存しないためIP、IPXなどのどのようなプロトコルでも使用でき
　ます。物理層ではEIA/TIA-232、EIA/TIA-449、V.35、X.21、EIA/TIA-530 などのシリアル通信をサポート。


　　　　　　　

　◆　フレームリレーの動作

　フレームリレーは、1つの物理回線上で複数の仮想回線を用意して複数の拠点との通信を可能にしています。
　この仮想回線はVC(Virtual Circuit)と述べましたが、VCにはPVC(相手先固定接続)とSVC(相手先選択接続)
　の2つがあります。PVCは契約時に定義した通信相手と固定接続するのに対して、SVCは接続を動的に確立
　して通信終了時に切断する方式です。SVCでは日本のキャリアでサポートされておらず、PVCが主流の方式。


　　

用語	説明
VC	物理的には１本である通信回線に、論理的には複数の通信回線であるとみなされた回線のこと。 　フレームリレーでは、PVCとSVCの2種類がある。※ 日本ではPVCしか使用できない。
PVC	Permanent Virtual Circuit。契約時に定義した通信相手と固定接続する仮想回線。
SVC	Switched Virtual Circuit。接続を動的に確立して、通信終了時に切断する一時的な仮想回線。
DLCI	データリンク接続識別子。VC(仮想回線)を識別するもので、フレームリレーヘッダの中にある情報。 　DLCI番号はキャリアにより割り当てられ、ルータとローカルのFRスイッチ間でのみ意味を持つ番号。 　したがって、接続先の拠点とDLCI番号が同じでも問題ない。このDLCI番号と宛先IPアドレスが 　関連付け（フレームリレーマップ）されているので送出されるパケットは使用するDLCI番号が分かる。
Inverse ARP	ローカルのDLCI番号と宛先ルータのIPアドレスのフレームリレーマップを動的に生成するプロトコル。
フレームリレーマップ	ローカルのDLCI番号と宛先ルータのIPアドレスのframe-relay mapを静的に設定したマッピング情報。 　※ 一般的にマッピングは Inverse ARP を使用するのではなくこのフレームリレーマップを使用する。
LMI	Local Management Interface。ユーザのルータとキャリアのFRスイッチ間のシグナリング。LMIで 　ルータとFRスイッチ間のステータスを保持する。LMIタイプには、cisco、ansi、q933aの3つがある。

　下図では、東京本社から名古屋支社の [ 10.1.3.0/24 ] のネットワークにパケットを送信している様子です。

　�@　東京本社のLAN側からR1に着信したパケットに対しR1は宛先IPアドレスを確認し、宛先ネットワークが
　ルーティングテーブルに存在するかどうかを確認してネクストホップアドレスが192.168.0.3だと分かります。

　�A　フレームリレーマップを確認すると [ 192.168.0.3 ] にマップされているDLCI番号が [ 200 ] と分かる
　ので、R1からパケットが送出される際にはDLCI番号の[ 200 ] を使用して、フレームが転送されていきます。
　この [ DLCI=200 ] を使用したフレームが [ DLCI=400 ] に転送される設定はキャリアのFRスイッチします。


　　

　◆　フレームリレー：LMI のステータス

　次にLMIのステータスを見てみます。LMIのステータスにはActive、Inactive、Deletedの3つがあります。


　

LMI のステータス	説明
Active	PVCが有効であり正常に通信できる状態
Inactive	ローカルのルータとFRスイッチ間の接続には問題ないが、接続先のルータとFRスイッチ間に問題が発生。
Deleted	ローカルのルータとFRスイッチ間の接続に問題が発生。PVCの設定がない、LMIを受信していないなど。

　◆　フレームリレー：輻輳時の制御

FRの用語	説明
ローカルアクセスレート	ルータとFRスイッチ間のアクセス回線の速度
CIR	Committed information Rate。契約時に定義するフレームリレー網内におけるPVCごとの保証速度。
FECN	Forward Explicit Congestion Nortification。フレームリレー網内の輻輳状態を宛先に知らせるための 　フレームリレーヘッダのフィールド。輻輳を検知すると、FRスイッチはFECNビット1 にして送信する。
BECN	Backward Explicit Congestion Nortification。フレームリレー網内の輻輳状態を送信元に知らせる 　ためのフレームリレーヘッダのフィールド。輻輳を検知するとFRスイッチはBECNビット1にして送信。

　フレームリレー網で輻輳(トラフィックの混雑)が発生した時のFECNとBECNの輻輳の通知の様子は以下です。


　　

　◆　フレームリレー：トポロジー

　フレームリレーでは、1本の物理回線から以下のような大きく3つのトポロジーを構成することができます。

　�@　ハブアンドスポークトポロジー
　ハブアンドスポークトポロジーでは、本社が中心となり各拠点を接続する１対Ｎの構成です。この構成は
　各拠点が主に本社とだけ通信する場合に採用されるトポロジーです。拠点間の通信については可能ですが、
　一度は本社のルータを経由して通信することになります。つまり本社ルータがダウンした場合、全拠点が
　通信できなくなります。利点としてPVC数が少なくてOKなので通信費のランニングコストを抑えられます。


　　　




　�A　フルメッシュトポロジー
　フルメッシュトポロジーでは、全拠点が相互に接続する１対１の構成です。この構成は、全ての拠点間で
　頻繁に通信が発生する場合や冗長性を高くしたい場合に採用されるトポロジーです。拠点の数だけPVCが
　あることから1本のPVCがダウンしても他のPVCを経由して通信できます。ネットワーク構成として利点が
　多いのですが、拠点の数だけPVC接続するので通信費のランニングコストが非常に高くなってしまいます。


　　　



　�B　パーシャルメッシュトポロジー
　パーシャルメッシュトポロジーは、ハブアンドスポークとフルメッシュのトポロジーを組み合わせた構成。
　本社が中心となり各拠点を接続させるハブアンドスポークのトポロジーを構成しながら重要な拠点だけは
　拠点間でPVCを確立するフルメッシュのトポロジーという、部分（パーシャル）的なメッシュトポロジー。
　重要な拠点だけは冗長性を高めます。また、コストはフルメッシュよりも抑えられる利点の多いトポロジー。


　　


　

トポロジー	メリット	デメリット
ハブアンドスポーク	通信費が安い、構成がシンプル	冗長性がない
フルメッシュ	冗長性がある、最短パスの通信	通信費が高い
パーシャルメッシュ	通信費、冗長性のバランスが取れている	-