2008/07/24

　フレームリレーはパケット交換網サービスのWANテクノロジです。現在では同様のサービスとしてVPNサービスが主流になりつつありますが，安価で複数拠点をつなぐサービスとしてフレームリレーは有効です。今回はフレームリレーの概要と設定を学びましょう。

フレームリレーの概要

　フレームリレーはITU-TとANSIの標準であるパケット交換型のコネクション型WANサービスで，レイヤ2のデータリンク層で動作します。使用されるプロトコルはLAPF（Link Access Procedure for Frame Relay）と呼ばれるHDLCの拡張の1つです。フレームリレーではFRAD（Frame Relay Access Device）の機能を持つ機器（Ciscoではルータがこの役割を果たします）であるDTEと，フレームリレー網上のDCEであるフレームリレー交換機間でフレームの転送が行われます（図1）。

　各拠点のDTE間でVC（Virtual Circuit）と呼ばれる仮想的な通信路を設定します。VCは1つの物理回線上に複数設定することができます。データを送る際にあて先を決めるVCはSVC（Switched VC），設定された相手と接続するVCはPVC（Permanent VC）と呼ばれ，フレームリレーではPVCが一般的です。つまり，フレームリレーではプロバイダのフレームリレー網に1つの物理回線で接続し，VCを各拠点に設定することによりフレームのやりとりを行います。

　VCを識別する番号をDLCI（Data Link Channel Identifier：データリンクチャネル識別子)と呼びます。DLCIは「あて先のアドレス」ではなく，「VCの識別番号」であることがポイントです。あくまで，そのDTEにとって「VCを識別する」ための番号なので，全体で一意である必要はなく，ローカルで一意であればいいという番号になります（図2）。

　プロバイダが提供するフレームリレー網は専用線のように占有できる網ではなく，複数のユーザが共有する網になっています。そのため安価で使用できるのですが，複数のユーザが同時に使用するため，網が混雑してフレームの転送が滞ったり，フレームロスする場合があります。これを輻輳（ふくそう）と呼びます。フレームリレー網のプロバイダと契約する際は，それぞれのVCである程度保障される（占有できる）速度を決定します。これをCIR（Committed Information Rate：認定情報レート）と呼び，これにより価格が決定します。ただし，CIRを超えて送信することも可能であり，また重度の輻輳が発生した場合はCIRは保証されません。

　フレームリレーのフレームには，輻輳を制御するため，次のような値が設定されています。

• DE(Discard Eligible) ･･･ 廃棄適正ビット。CIRを超えて送信されるフレームは輻輳が発生した場合優先的に破棄されることになるため，このビットがONになる
• FECN（Forward Explicit Congestion Notification）･･･ 順方向輻輳通知ビット。輻輳が発生した場合，それを通知するためにつけられるビット。FECNは受信側へ通知される
• BECN（Backward Explicit Congestion Notification）･･･ 逆方向輻輳通知ビット。BECNは送信側へ通知される

　CIRをゼロに設定することも可能です。また，FECN，BECNのビットがONになっているフレームを受け取ったDTEは輻輳をなくそうとするようにフレームの送信を控えるなどの動作を行います。

LMIとInverseARP

　フレームリレーでは，DTEとフレームリレー交換機間でフレームリレー網の状態や，VCの状態を確認するために拡張機能をもっています。これをLMI（Local Management Interface）と呼びます。LMIでは主に次のような機能を提供します。

• キープアライブ ･･･ VCが接続状態であることを確認できます
• マルチキャスト ･･･ フレームリレー網でマルチキャストを可能にします
• グローバルDLCI ･･･ DLCIをネットワーク全体で一意に使用します
• VCステータス ･･･ VCのステータスを確認できます

　LMIには複数のタイプがあり，それぞれ互換性がありません。Ciscoルータでは次の3つのLMIタイプを使用可能です。

• Cisco ･･･ CiscoによるLMI
• Ansi ･･･ ANSI標準
• q933a ･･･ ITU-T標準

　DTEであるルータはルーティングを行い，次ホップを決定します。次ホップとフレームリレー網で接続されている場合，次ホップに接続されているVCのDLCIを知る必要があります。そのため，次ホップのIPアドレスと，DLCIを一致させる必要があります。この方法として，手動で静的に決定するか，動的に決定するかどちらかになります。動的に決定する場合はInverseARPを使用します。(図3)

フレームリレーの設定と確認

　Ciscoルータでフレームリレーを設定するための基本コマンドは次のコマンドになります。

• (config)# interface serial [ポート番号]
• (config-if)# ip address [IPアドレス] [サブネットマスク]
• (config-if)# encapsulation frame-relay {cisco | ietf} ･･･ カプセル化をフレームリレーにする

　encapsulation frame-relayコマンドでカプセル化を設定します。Ciscoルータ同士ならcisco，非Ciscoルータがあるならばietfを設定します。省略した場合はciscoになります。また，もし古いIOS(11.2以前）を使用しているならば，LMIのタイプを設定するため，frame-relay lmi-typeコマンドが必要です。デフォルトのカプセル化はciscoになります。IOSが11.2以降ならば自動認識するためframe-relay lmi-typeコマンドは必要ありません（図4）。

• (config-if)# frame-relay lmi-type [cisco | ansi | q933a} ･･･ LMIタイプを決定する

　InverseARPを使用せず，手動で静的にIPアドレスとDLCIを設定したい場合は，frame-relay mapコマンドを使用します（図5）。

• (config-if)# frame-relay map ip [IPアドレス] [DLCI] {broadcast}
  • {broadcast}
    • オプション。VCでブロード/マルチキャストを使用可能にする

　フレームリレーで1つの物理回線（インタフェース）で複数のVCを使用している場合，ルーティングプロトコルの運用で問題が発生する場合があります（図6）。

　これを防ぐため，物理インタフェースをVCごとにサブインタフェースに分割します。サブインタフェースは1つの物理インタフェースを論理的に複数にわけるインタフェースになります。スイッチング編の第6回のVLAN間ルーティングでも登場しています。フレームリレーのサブインタフェースの場合，フレームリレーの設定に合わせて2つのモードが存在します。

• point-to-point ･･･ 1つのサブインタフェースで1つのVC。VCごとに別サブネットとして運用される
• multipoint ･･･ 1つのサブインタフェースで複数のVC。すべてのVCが一つのサブネットとして運用される。スプリットホライズンの問題は解決されない。

　サブインタフェースの設定には次のコマンドを使用します。

• (config)# interface serial [ポート].[サブインタフェース] {point-to-point | multipoint}

　さらにpoint-to-pointに設定した場合，それぞれのインタフェースとDLCIを結びつける必要があります。

• (config-subif)# frame-relay interface-dlci [DLCI] ･･･ そのサブインタフェースで使用するVCのDLCIを設定する

　それぞれpoint-to-pointの場合とmultipointの場合の設定は次のようになります（図7・図8）。

　フレームリレーの状態を確認したい場合，主に使用されるコマンドは次になります。

• # show interfaces ･･･ インタフェースの状態の確認
• # show frame-relay map ･･･ IPアドレスとDLCIの対応の確認（静的・動的双方表示される）
• # show frame-relay lmi ･･･ LMIのタイプや状態の確認
• # show frame-relay pvc {interface インタフェース番号 | DLCI} ･･･ PVCの状態確認。FECN/BECNなどの確認も
• # debug frame-relay lmi ･･･ LMIを正しく送受信しているか確認する