بروتوكول Frame Relay وظائفه ومميزاته وكيفية ربط الشبكات من خلال تقنية Frame Relay

بروتوكول Frame Relay:

هي تقنية من تقنيات تبادل الحزم مثل ال Packet Switching، وهي التقنية التي قمنا بالتكلم عنها في الدروس السابقة وتعمل هذه التقنية على عملية الربط بشكل سريع وسهل لأن البيانات التي يتم إرسالها في الشبكة تكون على شكل حزمة تسمى هذه الحزمة إطار Frame ، وتتميز هذه التقنية بالمرونة والسرعة العالية في عملية الاتصال ما بين الشبكات وتكون ذات وثوقيه عالية جدا وتتراوح سرعة النقل في هذه التقنية ما بين kbps 56 و kbps 45 , وتعد هذه التقنية من التقنيات ذات الفعالية الكبيرة جدا نظراً لقدرتها على التحكم بتدفق البيانات وإضافة إلى أنها ذات آلية بسيطة جدا لتوجيه البيانات في الشبكات.

أهم الوظائف التي تعمل فيها تقنية Frame Relay :

1. الاتصال ذات السرعة العالية جدا جدا في عملية الإرسال والاستقبال .
2. تكون عملية الاتصال ما بين الشبكات موثوقة جدا .
3. يتم تبادل الحزم عن طريق بروتوكول ال 25.X
4. المسؤول عن تحديد معیارات هذه التقنية هي هيئات ANSI و CCITT/ITU بالإضافة إلى منتدى Frame Relay Forum وهو عبارة عن منتدى أبحاث يجمع بين منتجي و مزودي تقنية Frame Relay .
5. الوظيفة الأساسية لهذه التقنية هي عملية توفير سرعة عالية جدا تربط ما بين الشبكات المحلية لتكوين الشبكة الواسعة WAN.
6. تعمل هذه التقنية بوظيفة خدمة الموجه ال Connection-Oriented ، وتتم هذه الوظيفة على عمل إعدادات دائرة ظاهرية دائمة (Permanent Virtual Circuit (PVC لتقوم بربط ما بين أجهزة المرسل وأجهزة المستقبل .
7. يتم تحديد PVC عن طريق المسار الذي سيتم إرسال البيانات منه من جهاز المرسل إلى جهاز المستقبل من شبكة ال Frame Relay.

مميزات Frame Relay :

1. إرسال البيانات بشكل مبسط لتوجيه البيانات بمعن المسارات تكون واضحه.
2. تحتوي هذه التقنية على نظام التحكم بالبيانات المتدفقة من الطرفين.
3. لا تحتاج نظام التحقق من أخطاء البيانات والمعالجة .
4. هذه التقنية توفر لنا خيارات أسرع بكثير من تقنية أو شبكة إلى ISDN والخطوط المستأجرة.
5. تقوم بعملية النقل على مختلف أنواع الإشارات .
6. تقوم بالتوزيع التلقائي على النطاقات الموجودة داخلها .

خطوات إضافة الشبكات داخل Frame Relay :

1. يتم إضافة الشبكات عن طريق مزود الخدمة وهو من يقوم بإدارة الشبكة .
2. يقوم مزود الخدمة بتركيب عناوين ال DLCI وهو رقم الراوتر الموجود في الدائرة الوهمية الافتراضية ، في حال تم استخدام تقنية الى Frame Relay .
3. عندما يقوم أحد الأجهزة بإرسال بيانات سيتم تحويله لشبكة ال Frame Relay وفي داخل الشبكة سيتم تحديد الدائرة الظاهرية التي تكلمنا عنها مسبقا PVC وهي المسؤولة عن نقل البيانات للجهاز أو الشبكة المطلوبة.
4. سيتم إضافة عناوين الأجهزة المستهدفة مثلا سيتم إضافة عنوان جهاز المرسل وجهاز المستقبل في كل إطار Frame سيتم إرساله.
5. عندما تصل الإطارات إلى نقطة التحويل أو التبديل Switch ، سيقوم أولا بالنظر على عنوان ال DLCI وسيتم معرفته ليعرف من هو الجهاز المستقبل ومن هو الجهاز المرسل وأي مسار سيتم سلكه وبعدها سيتم إرسال أو توجيه الإطار للشبكة المطلوبة .
6. تسلك الإطارات نفس المسار بين المرسل والمستقبل بنفس التتابع مما يعني أنه ليست هناك أي قرارات توجيه مناطة بنقاط التبديل فالمسار يرسم ويعد قبل الإرسال وبالتالي ليست هناك أي مشكلة بخصوص تتابع البيانات المستقبلة ولكن ينتج عما سبق عيب واضح لهذه التقنية وهو أنه في حال ازدحام أحد المسارات على الشبكة ليس هناك أي طريقة لإعادة توجيه البيانات إلى مسارات غير مزدحمة ، ولحل هذه المشكلة تستخدم هذه التقنية آلية تسمى In-Band Congestion Signaling حيث تقوم الشبكة عندما تعاني من ازدحام بتوجيه تحذيرات إلى الأجهزة المرسلة تعلمها بالمسارات التي تعاني من ازدحام لكي يتم تفاديها إذا وصلت الشبكة إلى مرحلة الإشباع فإنها تقوم بالتخلص من الإطارات التي لا تستطيع نقلها أو التي تكتشف أنها معطوبة، وعند وصول الإطارات إلى الكمبيوتر المستقبل سيكتشف من تتابع الإطارات أن هناك بعض الإطارات المفقودة عندها يقوم الجهاز المستقبل بالطلب من الجهاز المرسل أن يعيد إرسال الإطارات التي تم التخلص منها أثناء الازدحام الشديد للشبكة، نلاحظ مما سبق أن الأجهزة هي المسؤولة عن معالجة الأخطاء وليس الشبكة مما يخفف العبء عن الشبكة ويحسن أداءها .

كيفية التخلص من الإطار في داخل شبكة Frame Relay:

1. يتم التخلص من الإطار في تم وجود أخطاء في الإطار أو مشاكل سيتم إلغاء هذا الإطار من الشبكة ولن يتم إرساله أو استقباله.
2. يتم أيضا التخلص من الإطار في حال أن حجم الإطار أكبر من الحجم الطبيعي.
3. يتم إلغاء الإطار في حالة تم اكتشاف أن البيانات المرسلة أكبر مما هو متفق عليه وفي هذه الحالة سينتج اختناق في الشبكة وازدحام كبير.

أقسام شبكة Frame Relay

شبكة ال Frame Relay يوجد منه قسمين:

• القسم الأول شبكة واسعة وكبيرة جدا وتكون هذه الشبكة بشكل عام للجميع ، وهذه الشبكة تكون تحت إشراف شركة الاتصالات أو شركة مزودي خدمة الانترنت فعندما تريد شركة معينة الاشتراك بخط معين لتقوم بتوصيل في الشبكة الأخر سيتم هذا الموضوع من خلال شركة مزودي الخدمة أو شركة الاتصالات ولتتم هذه العملية هناك بعض الاشياء التي يجب أن يتحقق منه ويجب أن يعلم بها المشترك في الخط مثل Customer Termination Equipment CTE سنقوم بشرحها أسفل،PVC رقمي مستأجر نقطة خدمة Frame Relay Service Point .
• القسم الثاني شبكة واسعة وكبيرة جدا ولكن خاصة مثل تكون ملكية لشركة أو مؤسسة

CTE :

هو الجهاز الذي يقوم بعملية الربط ما بين المشرك وشبكة Frame Relay ، و يكون هذا الجهاز راوتر أو جسر ناقل.

لنستطيع فهم و توضيح هذه التقنية و أهمية استخدامها، لنفترض أن لدينا شركة لها أربعة فروع في أماكن متباعدة، لربط هذه الفروع معا ومع المركز الرئيسي دون استخدام تقنية Frame Relay فإنه سيلزمنا استئجار عشرة خطوط للربط بين جميع الفروع معا أما باستخدام Frame Relay فكل ما نحتاجه هو استئجار خط قصير لربط كل فرع بأقرب مزود لخدمة Frame Relay .

أشكال ربط الشبكات من خلال تقنية Frame Relay

يوجد أكثر من شكل لربط الشبكات من خلال تقنية ال Frame Relay :

1- الربط الكامل والذي يمثل ربط الشبكة بشكل كامل و غير متقطع أو منفصل Full Mesh .

٢- الربط المجزأ و هو يمثل الربط المتقطع على عكس الربط الكامل Partial Mesh Topology .

٣- الربط من خلال الفروع الرئيسية Hub and Spoke Topology وهذا يمثل أن يتواجد شبكة كبيرة جدا تقوم بربط جميع الفروع والشبكة ببعضهم البعض من خلال مكان واحد أو شبكة واحدة .

تطبيق شبكة عملية تعمل باستخدام تقنية Frame Relay

الآن يكون قد تم الانتهاء من دورس تقنية ال Frame Relay ونأتي لنقوم بتطبيق شبكة بتطبيق شبكة عملية تعمل باستخدام تقنية الى Frame Relay عملية تعمل باستخدام تقنية الى Frame Relay لنكون على معرفة بعملية الاعدادات وطريقة العمل عليها ، سنقوم بعمل تطبيق مكون من ثلاث راوترات وتربط ما بينهم شبكة الى Frame Relay وهي التي ستكون حلقة الربط ما بين الشبكة و الفروع ، ولكن قبل أن نبدأ في عملية التطبيق يجب أن نعلم أن شبكة ال Frame Relay ليس مهندس الشبكة الموجودة في داخل الشبكة هو المسؤول عن هذه الشبكة بل شركة الاتصالات أو شركة مزودي الخدمة مهندس الشبكة فقط يكون مسؤول فقط عن الراوترات والاجهزة التي تكون في داخل الشركة فقط لا غير بينما الشبكة التي تربط ما بينا الفروع هذه من مسؤولية الشركة المستأجر منها الخط ، وهي التي ستقوم بإرسال جميع المعلومات المطلوبة التي سيقوم بها مهندس الشبكة ليقوم بربط بشبكة ال Frame Relay ويتم الاتصال بالشبكة الآخر .

الآن بعد أن تعرفنا على تقنية ال Frame Relay وتعرفنا على أنواعها و طريق الربط ما بينهم و أنواع الربط سنقوم بعمل شبكة مكونة من ثلاث شبكات على مختلف المناطق، وسنقوم بربط هذه الشبكات من خلال تقنية ال Frame Relay ، ولكن يجب أن نعرف بعد أن نقوم بعملية الربط من خلال ال Frame Relay سيتم اتصال الشبكات المرتبطة في ال Frame Relay فقط ولا نستطيع الاتصال بالشبكة الداخلية التي تتواجد مثلا في داخل الشركة أو داخل الفرع لماذا يا ترى لأننا إذا لم نقم بتفعيل بروتوكول توجيه كيف سنعرف الشبكة الخارجية أو الشبكة الآخر ، من الطبيعي جدا أننا نحتاج لتفعيل أحد  بروتوكولات التوجيه مثل ال RIPv2, EIGRP, OSPF أي واحد من هذه البروتوكولات لنستطيع الاتصال بالشبكة الداخلية أيضا .

سنقوم بالتطبيق على النموذج التالي كما هو موجود أسفل :

إعدادات الشبكة :

1. سنقوم بتركيب قيمة الى  Frame Relay
2. سنقوم بتركيب ثلاث راوترات و سنتعرف الآن على إعدادات الراوترات
3. سنقوم بتركيب منافذ السيريال على الراوترات الثلاث لنقوم بربط كوابل السریال مع شبكة ال Frame Relay
4. سنقوم بتقسيم كل منفذ من منافذ السريال الموجودين على الراوتر إلى عدة منافذ وهمية وسنقوم بتركيب العناوين أيضا ليستطيعوا الاتصال بشبكة ال Frame Relay
5. سنقوم بتفعيل بروتوكول ال RIPv2 على الراوتر لتستطيع الشبكات الاتصال ببعضها البعض .
6. سنقوم بالدخول على ال Frame Relay و عمل إعدادات المنافذ في داخل ال Frame Relay .

إعدادات الراوتر الأول ستكون بهذا الشكل:

(R1)
IP Address Private Network f0/0 192.168.1.1/24
IP Address Serial 0/0/0.103 172.20.3.1
IP Address Serial 0/0/0.102 172.20.1.1
Serial 0/0/0.103
Serial 0/0/0.102
DLCI 102
DLCI 103

إعدادات الراوتر الثاني ستكون بهذا الشكل:

(R2)
IP Address Private Network fo/0 192.168.3.1/24
IP Address Serial 0/0/0.201 172.20.1.1
IP Address Serial 0/0/0.203 172.20.2.1
Serial 0/0/0.201
Serial 0/0/0.203
DLCI 201
DLCI 203

إعدادات الراوتر الثالث ستكون بهذا الشكل:

(R3)
IP Address Private Network fo/0 192.168.2.1/24
IP Address Serial 0/0/0.301 172.20.1.1
IP Address Serial 0/0/0.302 172.20.2.1
Serial 0/0/0. 301
Serial 0/0/0. 302
DLCI 301
DLCI302

• هذه الإعدادات الخاصة بأجهزة الراوترات

الآن سنقوم بالدخول على الراوتر الأول (R1) ونقوم بعمل الإعدادات التالية:

Router > enable
Router # config t
Router (config) # hostname R1
R1 (config) # interface serial 0/0/0
R1 (config-if) # encapsulation frame-relay
R1 (config-if) # interface serial 0/0/0.102 point-to-point
R1 (config-subif) # frame-relay interface-dlci 102
R1 (config-subif) # ip address 172.20.1.1 255.255.255.252
R1 (config-subif) # interface serial 0/0/0.103 point-to-point
R1 (config-subif) # frame-relay interface-dlci 103
R1 (config-subif) # ip address 172.20.3.2 255.255.255.252
R1 (config-subif) # interface serial 0/0/0
R1 (config-if) # no shutdown
R1 (config-if) #exit
R1 (config) # interface fastethernet 0/0
R1 (config-if) #ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
R1 (config-if) # no shutdown
R1 (config-if) # exit
R1 (config) # router rip
R1 (config-router) # version 2
R1 (config-router) # network 192.168.1.0
R1 (config-router) # network 172.20.1.1
R1 (config-router) # network 172.20.3.2
R1 (config-router) # end
R1 # copy running-config startup-config

الأن بعد أن قمنا بعمل إعدادات الراوتر الأول R1 ، سنقوم بالدخول على الراوتر الثاني ونقوم بعمل نفس الإعدادات ولكن مع اختلاف بعض العناوين .

R2

Router > enable
Router # config t
Router (config) # hostname R2
R2 (config) # interface serial 0/0/0
R2 (config-if) # encapsulation frame-relay
R2 (config-if) # interface serial 0/0/0.201 point-to-point
R2 (config-subif) # frame-relay interface-dlci 201
R2 (config-subif) # ip address 172.20.1.1 255.255.255.252
R2 (config-subif) # interface serial 0/0/0.203 point-to-point
R2 (config-subif) # frame-relay interface-dlci 203
R2 (config-subif) # ip address 172.20.2.2 255.255.255.252
R2 (config-subif) # interface serial 0/0/0
R2 (config-if) # no shutdown
R2 (config-if) #exit
R2 (config) # interface fastethernet 0/0
R2 (config-if) # ip address 192.168.3.1 255.255.255.0
R2 (config-if) # no shutdown
R2 (config-if) # exit
R2 (config) # router rip
R2 (config-router) # version 2
R2 (config-router) # network 192.168.3.0
R2 (config-router) # network 172.20.1.1
R2 (config-router) # network 172.20.2.2
R2 (config-router) # end
R2 # copy running-config startup-config

الآن بعد أن قمنا بعمل إعدادات الراوتر الثاني R2 ، سنقوم بالدخول على الراوتر الثالث ونقوم بعمل نفس الإعدادات ولكن مع اختلاف بعض العناوين

R3

Router > enable
Router # config t
Router (config) # hostname R3
R3 (config) # interface serial 0/0/0
R3 (config-if) # encapsulation frame-relay
R3 (config-if) #interface serial 0/0/0.301 point-to-point
R3 (config-subif) # frame-relay interface-dlci 301
R3 (config-subif) # ip address 172.20.3.1 255.255.255.252
R3 (config-subif) # interface serial 0/0/0.302 point-to-point
R3 (config-subif) # frame-relay interface-dlci 302
R3 (config-subif) # ip address 172.20.2.2 255.255.255.252
R3 (config-subif) # interface serial 0/0/0
R3 (config-if) # no shutdown
R3 (config-if) #exit
R3 (config) # interface fastethernet 0/0
R3 (config-if) # ip address 192.168.2.1 255.255.255.0
R3 (config-if) # no shutdown
R3 (config-if) # exit
R3 (config) # router rip
R3 (config-router) # version 2
R3 (config-router) # network 192.168.2.0
R3 (config-router) # network 172.20.3.1
R3 (config-router) # network 172.20.2.2
R3 (config-router) # end
R3 # copy running-config startup-config

 الآن بعد أن قمنا بعمل جميع الإعدادات لجميع الراوترات سنقوم بالدخول على تقنية ال Frame Relay لنقوم بعمل الإعدادات الخاصة بها لتسطيع الشبكات أن تتصل مع بعضها البعض.

صورة ال Frame Relay من الخلف انظر اليها :

سنقوم بالدخول على خانة ال Config لنقوم بعمل إعدادات منافذ الى Serial كما في الصورة التالية :

كما في الصورة سنقوم بكتابة عناوين ال DLCI، لكل منفذ من منافذ السريال لتستطيع الشبكات أن تتصل مع بعضها البعض من خلال الغيمة، وبعد أن نقوم بإضافة عناوين ال DLCI سنقوم بالدخول على خانة ال Frame Relay الموجودة في أعلى القائمة، كما في الصورة التالية .

الأن بهذه الصورة سنقوم بعمل الإعدادات، سنقوم بعمل ترتيب المنافذ فقط كما هو موضح في الصورة أعلى ونقوم بعمل إضافة ، Add بهذا الشكل يكون قد تم الانتهاء من إعدادات جميع الشبكات بشكل ممتاز يتقبي علينا الآن أن نقوم بعمل اختبار للشبكات لنرى هل تستطيع الاتصال ببعضها البعض أم لا، سنقوم بعمل اختبار للرواتر المرتبطه ما بينهم الغيمة وبعدها نقوم بعمل اختبار الشبكة الفرعية الداخلية .

سنقوم بعملية الاختبار عن طريق إرسال Packets لجميع الراوترات المتصلة من خلال الغيمة، في حال تم كتابة Successful هذا يعني أن الراوترات تستطيع الاتصال ببعضها البعض ، ولكن إذا تم كتابة Faill هذا يعني على أنه لا يوجد اتصال ما بين الشبكات و يوجد مشكلة في الإعدادات .

نلاحظ أنه تم رد النجاح برسالة الى Successful هذا يعني أن جميع الراوترات تستطيع الاتصال مع بعضها البعض يتبقى علينا اختبار الشبكات الفرعية الموجودة في داخل الفروع كما نلاحظ في الصورة التالية :

كما نلاحظ أنه تم الاتصال بشكل صحيح وهذا يدل على أن جميع الشبكات متصلة مع بعضها البعض .