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摘要： 帧中继网络提供远程站点之间的NBMA连接。NBMA网云通常使用集中星型拓扑。然而，基于水平分割原则的基本路由操作可能会导致帧中继NBMA网络上出现连通性问题，通过对关键技术的分析，通过实践操作使用子接口技术解决帧中继NBMA网络上出现连通性问题。
关键词： 分组交换；水平分割；帧中继；子接口
中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0620181－01
1 WAN交换的概念
1.1 电路交换。电路交换网络是指在用户通信之前在节点和终端之间建立专用电路的网络。由于交换操作用于建立电路，因此这种电话系统被称为电路交换网络。如果用调制解调器代替电话，则交换电路就能够传输计算机数据。如果电路传输计算机数据，计算机网络流量使用率从零到最大值之间的不断变化使固定带宽很难得到有效地利用。因此使用交换电路传输数据的成本通常很高。
1.2 分组交换。与电路交换相反，分组交换将流量数据分割成数据包，在共享网络上路由。分组交换网络不需要建立电路，它们允许许多节点对通过同一信道通信。分组交换网络中的交换机根据每个数据包中的寻址信息确定必须在哪条链路上发送数据包。决定链路的方法有两种：无连接或面向连接。无连接系统的每个数据包中都需要携带完整的寻址信息。每台交换机都必须计算地址来确定将数据包发到何处。面向连接的系统则预先确定数据包的路径，每个数据包只需携带标识符。
2 基本帧中继概念
2.1 帧中继的运作。DTE设备和DCE设备之间的连接由物理层组件和链路层组件组成：物理层组件定义设备间连接的机械、电气、功能和规程规范。链路层组件定义在DTE设备和DCE设备之间建立连接的协议。帧中继交换机是DCE设备，网络交换机在网络上传输来自某个DTE的帧，这些帧途经各个DCE设备后被发送到其它DTE。
2.2 虚电路。两个DTE之间通过帧中继网络实现的连接叫做虚电路。这种电路之所以叫做虚电路是因为端到端之间并没有直接的电路连接。利用虚电路，帧中继允许多个用户共享带宽，而无需使用多条专用物理线路，便可在任意站点间实现通信。建立虚电路的方法有两种：交换虚电路，是通过向网络发送信令消息动态建立的；永久虚电路，是运营商预配置的电路，设置后仅可在DATA TRANSFER和IDLE模式下工作。
2.3 帧中继的封装过程。帧中继接受网络层协议发来的数据包，将其封装为帧中继数据帧的数据部分，然后再将数据帧传递给物理层以在电缆上传送。首先，帧中继接受网络层协议发来的数据包。随后，帧中继在数据包中封装地址字段，地址字段包含DLCI和校验和。标志字段用来表示帧的开头和结尾。标志字段标记帧头和帧尾，所有的标志字段都是相同的。标志表示为十六进制数7E或二进制数01111110，在封装数据包之后，帧中继会将数据帧传递到物理层以进行传输。
2.4 帧中继的拓扑。在连接两个以上的站点时，我们必须考虑各个站点间的连接拓扑。拓扑是指帧中继网络图或可视化的网络布局，帧中继的每个网络或网段均可视作以下三种拓扑之一：星型、全网状或部分网状。
2.5 帧中继的地址映射。Cisco路由器要在帧中继上传输数据，需要先知道哪个本地DLCI映射到远程目的地的第3层地址。Cisco路由器支持帧中继上的所有网络层协议，例如IP、IPX和AppleTalk。这种地址到DLCI的映射可通过静态映射或动态映射完成。
1）动态映射。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。
2）静态映射。用户可以选择手动补充下一跳协议地址到本地DLCI的静态映射来代替动态逆向ARP映射。静态映射的工作方式与动态逆向ARP相似，它将指定的下一跳协议地址关联到某个本地帧中继DLCI。不能对同一个DLCI和协议同时使用逆向ARP和map语句。
3 解决在帧中继NBMA网络上出现的连通性问题
3.1 水平分割。默认情况下，帧中继网络提供远程站点之间的NBMA连接，水平分割是一种利用距离矢量路由协议防止网络中出现路由环路的技术，基于水平分割原则的基本路由操作可能会导致帧中继NBMA网络上出现连通性问题，解决的方案大体可以归为三类：① 禁止水平分割。似乎可以解决连通性问题，但是只有IP允许禁止水平分割，IPX和AppleTalk都不支持该功能。② 使用全网状拓扑。因为需要更多的永久虚电路，所以这种方案成本高昂。③ 使用子接口技术，相比较前两种方案，子接口将是首选的解决方案。
3.2 帧中继子接口。帧中继可以将一个物理接口分割为多个被称为子接口的虚拟接口。子接口只是与物理接口直接关联的逻辑接口。因此，传入物理串行接口的每条永久虚电路配置帧中继都可配置一个子接口。要在帧中继网络中启用转发广播路由更新功能，可使用指定的逻辑子接口配置路由器。部分网状网络可以分割成若干个更小的全网状点对点网络。每个点对点子网都可分配一个唯一的网络地址，允许将物理接口上收到的数据包从该物理接口发送出去，因为数据包是在不同子接口的虚电路上转发。帧中继子接口可以在点对点或多点模式下配置：
1）点对点：一个点对点子接口可建立一个到远程路由器上其它物理接口或子接口的永久虚电路连接，每对点对点路由器位于自己的子网上，每个点对点子接口都有一个DLCI。因此，路由更新流量并不遵循水平分割原则，可以解决帧中继NBMA网络的连通性问题。
2）多点：一个多点子接口可建立多个到远程路由器上多个物理接口或多个子接口的永久虚电路连接。所有参与连接的接口都位于同一子网中。该子接口的工作与NBMA帧中继接口类似，因此，路由更新流量遵循水平分割规则。
4 结束语
本文通过对关键技术理论的研究分析，并在理论研究的基础上，在网络设备中进行了实践，通过对比路由表的显示结果可以说明帧中继NBMA网络可以使用子接口技术解决出现的连通性问题。
参考文献：
[1]李志峰、孙波，帧中继故障的诊断与排除[J].微电脑世界，2002（17）.
[2]钟嘉强，网络家族的新成员——帧中继与帧交换[J].中国计算机用户，1995（09）.
[3]肖刚，路由器帧中继协议实现[J].计算机工程与应用，2001（02）.
[4]张建超、李斯伟，分组交换与帧中继[J].中国民航学院学报，1999（04）.
作者简介：
刘静（1978-），女，吉林人，学士学位，在读研究生，职称：讲师，研究方向：网络设备管理及教学改革。
关键词： 分组交换；水平分割；帧中继；子接口
中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0620181－01
1 WAN交换的概念
1.1 电路交换。电路交换网络是指在用户通信之前在节点和终端之间建立专用电路的网络。由于交换操作用于建立电路，因此这种电话系统被称为电路交换网络。如果用调制解调器代替电话，则交换电路就能够传输计算机数据。如果电路传输计算机数据，计算机网络流量使用率从零到最大值之间的不断变化使固定带宽很难得到有效地利用。因此使用交换电路传输数据的成本通常很高。
1.2 分组交换。与电路交换相反，分组交换将流量数据分割成数据包，在共享网络上路由。分组交换网络不需要建立电路，它们允许许多节点对通过同一信道通信。分组交换网络中的交换机根据每个数据包中的寻址信息确定必须在哪条链路上发送数据包。决定链路的方法有两种：无连接或面向连接。无连接系统的每个数据包中都需要携带完整的寻址信息。每台交换机都必须计算地址来确定将数据包发到何处。面向连接的系统则预先确定数据包的路径，每个数据包只需携带标识符。
2 基本帧中继概念
2.1 帧中继的运作。DTE设备和DCE设备之间的连接由物理层组件和链路层组件组成：物理层组件定义设备间连接的机械、电气、功能和规程规范。链路层组件定义在DTE设备和DCE设备之间建立连接的协议。帧中继交换机是DCE设备，网络交换机在网络上传输来自某个DTE的帧，这些帧途经各个DCE设备后被发送到其它DTE。
2.2 虚电路。两个DTE之间通过帧中继网络实现的连接叫做虚电路。这种电路之所以叫做虚电路是因为端到端之间并没有直接的电路连接。利用虚电路，帧中继允许多个用户共享带宽，而无需使用多条专用物理线路，便可在任意站点间实现通信。建立虚电路的方法有两种：交换虚电路，是通过向网络发送信令消息动态建立的；永久虚电路，是运营商预配置的电路，设置后仅可在DATA TRANSFER和IDLE模式下工作。
2.3 帧中继的封装过程。帧中继接受网络层协议发来的数据包，将其封装为帧中继数据帧的数据部分，然后再将数据帧传递给物理层以在电缆上传送。首先，帧中继接受网络层协议发来的数据包。随后，帧中继在数据包中封装地址字段，地址字段包含DLCI和校验和。标志字段用来表示帧的开头和结尾。标志字段标记帧头和帧尾，所有的标志字段都是相同的。标志表示为十六进制数7E或二进制数01111110，在封装数据包之后，帧中继会将数据帧传递到物理层以进行传输。
2.4 帧中继的拓扑。在连接两个以上的站点时，我们必须考虑各个站点间的连接拓扑。拓扑是指帧中继网络图或可视化的网络布局，帧中继的每个网络或网段均可视作以下三种拓扑之一：星型、全网状或部分网状。
2.5 帧中继的地址映射。Cisco路由器要在帧中继上传输数据，需要先知道哪个本地DLCI映射到远程目的地的第3层地址。Cisco路由器支持帧中继上的所有网络层协议，例如IP、IPX和AppleTalk。这种地址到DLCI的映射可通过静态映射或动态映射完成。
1）动态映射。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。
2）静态映射。用户可以选择手动补充下一跳协议地址到本地DLCI的静态映射来代替动态逆向ARP映射。静态映射的工作方式与动态逆向ARP相似，它将指定的下一跳协议地址关联到某个本地帧中继DLCI。不能对同一个DLCI和协议同时使用逆向ARP和map语句。
3 解决在帧中继NBMA网络上出现的连通性问题
3.1 水平分割。默认情况下，帧中继网络提供远程站点之间的NBMA连接，水平分割是一种利用距离矢量路由协议防止网络中出现路由环路的技术，基于水平分割原则的基本路由操作可能会导致帧中继NBMA网络上出现连通性问题，解决的方案大体可以归为三类：① 禁止水平分割。似乎可以解决连通性问题，但是只有IP允许禁止水平分割，IPX和AppleTalk都不支持该功能。② 使用全网状拓扑。因为需要更多的永久虚电路，所以这种方案成本高昂。③ 使用子接口技术，相比较前两种方案，子接口将是首选的解决方案。
3.2 帧中继子接口。帧中继可以将一个物理接口分割为多个被称为子接口的虚拟接口。子接口只是与物理接口直接关联的逻辑接口。因此，传入物理串行接口的每条永久虚电路配置帧中继都可配置一个子接口。要在帧中继网络中启用转发广播路由更新功能，可使用指定的逻辑子接口配置路由器。部分网状网络可以分割成若干个更小的全网状点对点网络。每个点对点子网都可分配一个唯一的网络地址，允许将物理接口上收到的数据包从该物理接口发送出去，因为数据包是在不同子接口的虚电路上转发。帧中继子接口可以在点对点或多点模式下配置：
1）点对点：一个点对点子接口可建立一个到远程路由器上其它物理接口或子接口的永久虚电路连接，每对点对点路由器位于自己的子网上，每个点对点子接口都有一个DLCI。因此，路由更新流量并不遵循水平分割原则，可以解决帧中继NBMA网络的连通性问题。
2）多点：一个多点子接口可建立多个到远程路由器上多个物理接口或多个子接口的永久虚电路连接。所有参与连接的接口都位于同一子网中。该子接口的工作与NBMA帧中继接口类似，因此，路由更新流量遵循水平分割规则。
4 结束语
本文通过对关键技术理论的研究分析，并在理论研究的基础上，在网络设备中进行了实践，通过对比路由表的显示结果可以说明帧中继NBMA网络可以使用子接口技术解决出现的连通性问题。
参考文献：
[1]李志峰、孙波，帧中继故障的诊断与排除[J].微电脑世界，2002（17）.
[2]钟嘉强，网络家族的新成员——帧中继与帧交换[J].中国计算机用户，1995（09）.
[3]肖刚，路由器帧中继协议实现[J].计算机工程与应用，2001（02）.
[4]张建超、李斯伟，分组交换与帧中继[J].中国民航学院学报，1999（04）.
作者简介：
刘静（1978-），女，吉林人，学士学位，在读研究生，职称：讲师，研究方向：网络设备管理及教学改革。