计算机网络中的帧中继

引言

帧中继是一种分组交换电信服务，旨在以合理的成本传输局域网 (LAN) 的间歇性流量以及广域网 (WAN) 中端点之间的数据。

过去，这项服务曾被广泛使用。主要的互联网服务提供商 (ISP) 现已停止使用它。Sprint 于 2007 年停止了帧中继服务；Sprint 现在是 T-Mobile 的一部分。Verizon 于 2009 年停止向新客户提供该服务，并于 2013 年完全淘汰了该服务。AT&T 于 2012 年停止提供该服务，但一直为现有用户提供服务至 2016 年。

帧中继以可变大小的单元（称为帧）重新传输数据，并将任何必要的错误校正留给端点处理。这种方法加快了数据传输速度。

该网络为大多数服务提供永久虚拟电路 (PVC)。换句话说，客户获得永久的专用连接，而无需支付全天候租用线路的费用。服务提供商确定每个帧的最佳路径，并根据使用情况进行收费。而交换虚拟电路 (SVC) 则是临时连接，在完成指定的数据传输后终止。

客户选择服务质量级别，使某些帧比其他帧更重要。几家服务提供商为 T-1 分数线或全 T 载波系统提供了帧中继。异步传输模式 (ATM) 和综合业务数字网 (ISDN) 技术由帧中继隔开，后者提供中等服务。ATM 的运行速度为每秒 155.520 兆比特或 622.080 Mbps，而 ISDN 的带宽为每秒 128 千比特 (Kbps)。

帧中继历史

该广域网服务在 20 世纪 90 年代首次推出后得到了广泛采用。支持所有类型的流量，包括音频、视频等。此外，它比 X.25 和租用线路更便宜、性能更好。此外，它还与两种广域网技术 ATM 和 MPLS 兼容。

近年来，随着以太网、VPN、DSL 和电缆调制解调器等现代技术的出现，它的使用已变得不那么普遍。这些技术提供更高的带宽、更好的安全性和更大的灵活性。尽管帧中继不再是最流行的广域网技术，但一些企业仍然使用它，因为它们使用传统的硬件或需要它的应用程序。

帧中继如何工作？

帧中继广域网要传输数据，就需要数据电路终结设备 (DCE) 和数据终端设备 (DTE)。DTE，可能包括终端、路由器、桥接器和个人计算机，通常位于客户的 premises 上。运营商提供交换、其他服务和 DCE 管理。

帧中继基于过时的 X.25 分组交换协议构建，该协议专为传输模拟数据（包括语音通话）而设计。然而，帧中继是一种快速的分组机制，与 X.25 不同。换句话说，协议不尝试纠正错误。一旦发现错误，帧就会被丢弃。被丢弃的帧必须由端点查找并重新传输。与模拟网络相比，数字网络的错误率较低。

局域网经常通过帧中继连接到主骨干网。它也用于具有租用 T-1 线路的私有网络环境以及公共广域网 (WAN)。对于需要持续传输的音频或视频，它不是最佳选择，因为它在传输时需要专用连接。

在开放系统互连 (OSI) 模型中，帧中继在数据链路层而不是数据包传输的网络层运行。许多协议（包括 X.25 和以太网）的数据包都可以包含在一个帧中。其大小可以在几百到几千字节之间变化。

帧中继的层

帧中继的两个层是

数据链路层

数据链路层负责错误检测、拥塞管理、多路复用、数据包帧化和寻址。此外，它还描述了允许设备在共享介质上相互通信的虚拟电路（逻辑连接）。使用 DLCI 标识虚拟电路的帧封装数据包。

物理层

物理层负责建立、维护和终止设备之间的物理连接。还包括传输介质的机械和电气特性，例如连接、电缆和电压电平。帧中继用于支持各种物理层协议，例如 T1、T3、ISDN、光纤等。它还支持 ANSI 标准。

交换虚拟电路和永久虚拟电路

帧中继交换机通过临时虚拟电路在网络上传输数据包，而不是直接通过网络物理接口发送。当虚拟电路正常运行时，ISP 会保证一定的带宽。该速率称为承诺信息速率。

两种可能的帧中继连接类型是交换虚拟电路和永久虚拟电路。即使没有数据传输，PVC 也用于长期连接。

SVC 用于建立仅持续一个会话的临时连接。SVC 在每个会话期间创建，而 PVC 则提前创建。

PVC 提供预定的服务级别，因此更可靠。由于 SVC 使用所有可用的网络

ATM 与帧中继有何不同？

ATM 提供错误校正、管理和数据包流管理，这是帧中继和异步传输模式之间的主要区别。帧中继不执行任何这些任务。

此外，ATM 和帧中继的数据速率也不同。帧中继电路的数据速率范围从 64 kbps 到 45 Mbps。根据所使用的媒体类型，ATM 的数据速率可以为 155 到 622 Mbps。

与帧中继不同，ATM 提供可衡量的服务质量。总的来说，帧中继比 ATM 更便宜。

ATM 具有固定大小的数据包，而帧中继网络也具有可变大小的数据包。由于这种可变性，帧中继经常表现出更高的分组延迟、较低的可靠性和较慢的分组速度。

帧中继的遗留

一些旧网络继续使用帧中继技术，尽管它不再被广泛使用。它也有助于理解新的或更复杂的网络概念。直到最近，CCNA（思科认证网络助理）考试都测试过这项技术。CCNA 是入门级网络的认证。

帧中继有什么优势？

帧中继提供以下优势

• 高效。它不执行错误校正，这会消耗网络资源和时间。它使用可变大小的数据包优化了带宽使用。
• 经济高效。与专用线路相比，它更便宜，所需的硬件也更少。
• 灵活。它使用 DLCI 号码。DLCI 表示帧中继交换机和路由器之间的逻辑连接。它选择将帧发送到哪个电路，从而允许帧中继网络中的任何两个站之间进行通信。帧中继的灵活性也源于其缓冲流量突发的能力。
• 低延迟。由于错误校正由网络中的其他组件处理，因此它不太容易出现延迟。

帧中继有什么问题？

电信运营商过去经常使用帧中继技术来传输长途语音流量。随着电信公司开始使用基于 Internet Protocol 的技术来实现此目的，其受欢迎程度有所下降。帧中继在很大程度上已被多协议标签交换取代。

以下是一些常见的帧中继网络问题

• 链路中断；
• 无法 ping 通远程路由器；和
• 无法发送端到端 ping

这些问题可能是由于串行接口问题、PVC 状态问题或被删除或分配错误的 DLCI 造成的。

结论

总之，帧中继是一种分组交换网络协议，它在网络的数据链路层运行。它用于在广域网 (WAN)上传输数据以及连接局域网 (LAN)。对于连接多个节点，它比点对点网络更可取，后者需要在每对节点之间建立单独的专用链接。它允许动态带宽分配和传输各种大小的数据包。此外，它还有一个拥塞控制系统，可以减少拥塞带来的网络开销。它缺乏流量管理和错误控制机制。