Frame Relay چیست و چه کاربردی در شبکه دارد؟

در شبکه‌های کامپیوتری، به فرایند انتقال داده‌ها بین چندین دستگاه، ارتباطات داده گفته می‌شود که به اندازه سرویس‌ها اهمیت دارد. دستگاه‌های مختلف از فرمت‌های داده‌ای، سرعت‌های انتقال و پروتکل‌های متفاوتی پشتیبانی می‌کنند بنابراین باید فناوری مشترکی وجود داشته باشد که بتواند از تمام دستگاه‌ها پشتیبانی کند و ارتباطات داده را ممکن سازد. رله فریم یکی از این تکنولوژی‌های شبکه است.

در این محتوا می‌خوانیم که Frame Relay چیست و چگونه کار می‌کند. همچنین مفاهیم کلیدی، مزایا، معایب، کاربرد و تفاوت آن با پروتکل‌هایی مانند ATM و MPLS می‌پردازیم با فالنیک همراه باشید.

خدمات اکتیو شبکه شامل پیکربندی، مدیریت و بهینه‌سازی تجهیزات فعال مانند سوئیچ‌ها، روترها، فایروال‌ها و اکسس پوینت است. این خدمات به افزایش امنیت، بهینه‌سازی ترافیک و بهبود عملکرد شبکه کمک می‌کند. این خدمات شامل مانیتورینگ شبکه، مدیریت پهنای باند و اجرای سیاست‌های امنیتی نیز می‌شود تا ارتباطات، پایدار و قابل‌اعتماد باشند. اجرای صحیح این خدمات موجب کاهش مشکلات فنی، افزایش کارایی و تقویت زیرساخت‌های IT می‌شود. برای استفاده از خدمات اکتیو شبکه و ثبت درخواست، روی لینک بزنید و از خدمات تخصصی فالنیک استفاده کند.

با مشاوران شبکه فالنیک، کسب‌وکارتان را متحول کنید

با دریافت مشاوره شبکه از متخصصین کاربلد، شبکه‌ای می‌سازید که تا سال‌ها کسب‌و‌کارتان را بیمه می‌کند. در این مسیر سه دهه تجربه متخصصان فالنیک، همراه شماست. با کلیک روی لینک، اولین قدم برای ایجاد و رشد کسب و کارتان را بردارید.

درخواست مشاوره شبکهمشاوره رایگان

Frame Relay چیست؟

رله فریم نوعی پروتکل شبکه مبتنی بر سوئیچینگ بسته‌هاست که در لایه پیوند داده شبکه کار می‌کند. این پروتکل برای اتصال شبکه‌های محلی (LAN) و انتقال داده‌ها در شبکه‌های گسترده (WAN) استفاده می‌شود.

در شبکه رله فریم، داده‌ها را در واحدهایی نام فریم قرار می‌دهد و هرگونه تصحیح خطا یا ارسال مجدد داده‌ها را به عهده نقاط انتهایی می‌گذارد. این روش باعث افزایش سرعت انتقال داده‌ها می‌شود. با خوانش مقاله «پروتکل چیست» با این فناوری و انواع آن بیشتر آشنا می‎شوید.

تاریخچه پیدایش Frame Relay

رله فریم ابتدا برای شبکه خدمات دیجیتال یکپارچه (ISDN) طراحی شده بود اما به دلیل تاخیر کم، بررسی حداقلی خطا و استفاده بهینه از پهنای باند محبوبیت پیدا کرد.

رله فریم برای اولین بار در دهه ۱۹۹۰ معرفی شد و به طور گسترده توسط شبکه‌های WAN مورد استفاده قرار گرفت. این فناوری از تمامی انواع ترافیک، از جمله صوت و تصویر پشتیبانی می‌کند، عملکرد بهتری ارائه می‌دهد و هزینه‌های کمتری نسبت به خطوط اجاره‌ای و X.25 دارد. رله فریم با فناوری‌های MPLS و  ATMکه به عنوان فناوری‌های شبکه WAN شناخته می‌شوند، سازگار است.

آیا شبکه‌های Frame Relay هنوز استفاده می‌شود؟

رله فریم با ظهور فناوری‌های مدرن‌تر مانند اترنت، DSL و مودم‌های کابلی که پهنای باند بالاتر، امنیت بیشتر و انعطاف‌پذیری بالاتری دارد، بخشی از محبوبیت خود را از دست داد اما برخی از شرکت‌ها به دلیل وابستگی سخت‌افزارها یا برنامه‌های سنتی‌شان‌ به این فناوری، هنوز از آن استفاده می‌کنند مانند سیستم‌های قدیمی در بخش‌های بانکداری، خرده‌فروشی و دولتی.

این سرویس در گذشته به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گرفت، اما امروزه ارایه‌دهندگان اصلی خدمات اینترنتی (ISP) از آن استفاده نمی‌کنند. شرکت  Sprintکه اکنون بخشی از T-Mobile است، سرویس رله فریم را در سال ۲۰۰۷ متوقف کرد. Verizon ارائه این سرویس به مشتریان جدید را در سال ۲۰۰۹ متوقف کرد و در سال ۲۰۱۳ به‌طور کامل آن را حذف کرد. AT&T نیز در سال ۲۰۱۲ ارایه این سرویس را متوقف کرد، اما تا سال ۲۰۱۶ از مشتریان موجود پشتیبانی می‌کرد.

رله فریم، در گذشته یکی از پروتکل‌های محبوب برای شرکت‌های مخابراتی بود که از آن برای انتقال ترافیک صوتی در فواصل طولانی استفاده می‌کردند. با گذشت زمان و پذیرش فناوری‌های مبتنی بر پروتکل اینترنت (IP) توسط شرکت‌های مخابراتی، محبوبیت این پروتکل کاهش یافت. امروزه، سوئیچینگ برچسب چندپروتکلی  (MPLS)در بسیاری از مناطق جایگزین رله فریم شده است.

Frame Relay چگونه کار می‌کند؟

حال که متوجه شدیم Frame Relay چیست، می‌توانیم درباره چگونگی عملکرد آن صحبت کنیم. سوئیچ‌های Frame Relay با ایجاد مدارهای مجازی، چندین LAN را به هم وصل می‌کنند تا یک WAN بسازند و داده‌ها را بین LANهای آن WAN جابه‌جا می‌کنند. این فناوری برای ارتباط شبکه‌های محلی از لینک‌های فیزیکی مشترک یا خطوط اختصاصی استفاده می‌کند.

نحوه عملکرد رله فریم به صورت زیر است:

1. زمانی که دستگاهی مانند رایانه یا روتر در LAN، بخواهد انتقال داده به مکان دیگری انجام دهد، یک «بسته داده» ایجاد می‌شود. این بسته داده در یک فریم قرار می‌گیرد که شامل اطلاعات کنترلی (مانند فلگ‌ها و بررسی‌های خطا) و داده واقعی است.
2. بسته‌های داده توسط روتر شبکه محلی (یا دستگاه مرزی متصل به آن) از طریق لینک دسترسی ارسال می‌شوند. لینک دسترسی یک لینک فیزیکی اختصاصی است که برای ارتباط با سایر شبکه‌های محلی در WAN استفاده می‌شود. هر LAN یک لینک دسترسی دارد که با آن روترهای‌ش را به WAN وصل می‌کند. سوئیچ رله فریم، مسئول ایجاد این لینک و ارایه سرویس را برعهده دارد.
3. سوئیچ رله فریم، بسته ارسال‌شده توسط LAN را بررسی می‌کند تا شناسه DLCI را استخراج کند، که مقصد بسته را مشخص می‌کند. DLCI مخفف Data Link Connection Identifier است و از آدرس‌های شبکه‌های LAN متصل به شبکه مطلع است. به‌طور ساده، DLCI مدار مجازی بین شبکه‌های مبدا و مقصد را تشخیص می‌دهد (یعنی مسیر منطقی که در واقع وجود فیزیکی ندارد).
4. بسته، بر اساس جدول مسیریابی، توسط سوئیچ به یک سوئیچ دیگر در شبکه رله فریم ارسال شده یا مستقیم به LAN مقصد منتقل می‌شود.
5. در نهایت، شبکه محلی مقصد، بسته را از طریق لینک دسترسی خود از سوئیچ مربوطه دریافت می‌کند.

مفاهیم کلیدی در شبکه‌های Frame Relay

فریم در Frame Relay سه بخش اصلی دارد شامل هدر و ناحیه آدرس، بخش داده‌های کاربر و دنباله بررسی فریم (FCB). در ادامه تمام قسمت‌های این فریم را بررسی می‌کنیم.

پرچم یا Flag: یک الگوی 8 بیتی است که ابتدای و انتهای یک فریم را مشخص می‌کند.

FCS – دنباله بررسی فریم: مکانیزمی برای تضمین یکپارچگی داده‌های منتقل‌شده است. دستگاه مبدا این مقدار را محاسبه می‌کند تا از صحت انتقال اطمینان حاصل کند و سپس گیرنده آن را تایید می‌کند.

بخش آدرس در فریم Frame Relay

بخش آدرس در فریم رله فریم شامل اطلاعات زیر است:

DLCI شناسه اتصال لینک داده: یک فضای 10 بیتی است که مدار مجازی بین گره‌های مبدا و مقصد را مشخص می‌کند. همان‌طور که در تصویر مشاهده می‌شود، این فضا به دو بخش تقسیم شده است: 6 بیت و 4 بیت.

C/R – فرمان/پاسخ: فیلد یک بیتی مربوط به فرمان/پاسخ است که در فریم‌های کنترلی استفاده می‌شود.

EA – آدرس توسعه‌یافته: زمانی که مقدار DLCI در هدر پیش‌فرض رله فریم برای شناسایی دقیق یک مدار مجازی کافی نباشد، از فیلد آدرس توسعه‌یافته استفاده می‌شود.

در بخش آدرس از فریم، سه قسمت دیگر دیده می‌شود که مربوط به کنترل ازدحام است:

FECN – اعلان صریح ازدحام روبه‌جلو: بیتی که به گره مقصد اطلاع می‌دهد که در شبکه، ازدحام وجود دارد. هر زمان که یک فریم در حین انتقال با ازدحام مواجه شود، سوئیچ رله فریم در شبکه مقصد، بیت FECN را در بسته تنظیم می‌کند تا مقصد بتواند تشخیص دهد که بسته در هنگام انتقال دچار ازدحام شده است.

BECN – اعلان صریح ازدحام روبه‌عقب: بیتی که به گره مبدا اطلاع می‌دهد که در شبکه ازدحام وجود دارد. هر زمان که فریمی در حین انتقال با ازدحام مواجه شود، مقصد یک فریم را با بیت BECN تنظیم و به مبدا ارسال می‌کند تا به آن اطلاع دهد که بسته منتقل‌شده در مسیر رسیدن به مقصد با ازدحام مواجه شده است. پس از شناسایی ازدحام در مدار مجازی، مبدا، سرعت انتقال را کاهش می‌دهد تا از بار اضافی شبکه جلوگیری کند.

DE – قابلیت حذف: بخشی از هدر فریم است که برای تعیین اولویت در حذف بسته‌ها استفاده می‌شود. اگر مبدا حجم زیادی از ترافیک را در یک شبکه مجازی خاص تولید کند، می‌تواند بیت‌هایDE  را در بسته‌های کم‌اهمیت تنظیم کند تا نشان دهد که این بسته‌ها در صورت بار اضافی شبکه، اولویت بالاتری برای حذف دارند. در شرایط ازدحام شبکه، بسته‌هایی که دارای بیت DE تنظیم‌شده هستند، قبل از بسته‌هایی که بیت DE آن‌ها تنظیم نشده است، حذف می‌شوند.

مدار مجازی دائمی(PVC) : اتصالات دائمی بین گره‌های رله فریم هستند که برای مدت طولانی وجود دارند. این اتصالات همیشه برای ارتباط در دسترس هستند حتی اگر در حال استفاده نباشند. این نوع اتصال، ایستا و استاتیک است و با گذر زمان تغییر نمی‌کند.

مدار مجازی سوئیچ‌شده (SVC): اتصالات موقت بین گره‌های رله فریم هستند که تنها در طول مدت ارتباط بین گره‌ها فعال بوده و پس از پایان ارتباط، بسته شده یا حذف می‌شوند. این اتصالات به‌صورت پویا و بر اساس نیاز ایجاد می‌شوند.

PVCها سطح خدمات از پیش تعیین‌شده‌ای ارائه می‌دهند، که باعث افزایش قابلیت اطمینان آن‌ها می‌شود، در حالی که SVCها به دلیل استفاده بهینه از منابع شبکه می‌توانند ارزان‌تر باشند.

مشکلات رایج شبکه در  Frame Relay

برخی از مشکلاتی که در شبکه‌های Frame Relay رایج  است عبارتند از:

1. قطع شدن لینک
2. ناتوانی در پینگ کردن روتر از راه دور
3. عدم امکان پینگ انتها به انتها

این مشکلات ممکن است به دلیل موارد زیر رخ دهند:

1. نقص در رابط‌های سریال
2. وضعیت نامناسب مدارهای مجازی دائمی  (PVC)
3. اختصاص نادرست یا حذف شناسه DLCI

برای رفع این مشکلات، بررسی دقیق تنظیمات رابط‌های سریال، وضعیت PVC‌ها و اطمینان از تخصیص صحیح DLCI ضروری است.

مزایا شبکه‌های Frame Relay

مزایای رله فریم نسبت به سایر روش‌های سوئیچینگ بسته‌ها عبارتند از:

1. ارائه بسته‌هایی با طول متغیر برای انواع داده‌ها و برنامه‌ها
2. تخصیص پویای پهنای باند که با الگوهای ترافیکی و شرایط شبکه سازگار می‌شود. استفاده از اندازه‌های متغیر بسته، باعث بهینه‌سازی مصرف پهنای باند می‌شود.
3. استفاده از تکنیک‌های کنترل ازدحام: که به دستگاه‌های مبدا و مقصد درباره ازدحام شبکه هشدار می‌دهند و به آن‌ها اجازه می‌دهند نرخ انتقال را تنظیم کنند.
4. صرفه‌جویی در هزینه: زیرا تعداد کابل‌های فیزیکی و دستگاه‌های مورد نیاز برای اتصال چندین گره کاهش می‌یابد.
5. کارایی و سرعت بالا: زیرا اصلاح خطا انجام نمی‌دهد، که باعث صرفه‌جویی در زمان و منابع شبکه می‌شود.
6. کم بودن زمان تاخیر: زیرا سایر اجزای شبکه وظیفه اصلاح خطا را بر عهده دارند. در لایه اتصال داده (لایه دوم مدل OSI) خطاها را اصلاح نمی‌کند و جریان داده را تنظیم نمی‌کند. این وظایف به لایه‌های بالاتر یا دستگاه‌های انتهایی منتقل می‌شود تا تاخیر شبکه و سربار کاهش یابد. برای آشنایی بیشتر با مدل OSI مقاله «مدل OSI چیست» را مطالعه کنید.
7. انعطاف‌پذیر: چون از شماره شناسه DLCI استفاده می‌کند. این شناسه تعیین می‌کند که فریم به کدام مدار ارسال شود که امکان اتصال بین هر دو ایستگاه را فراهم می‌کند. همچنین توانایی بافر کردن ترافیک‌های ناگهانی را دارد که به مدیریت بار شبکه در شرایط افزایش ناگهانی داده کمک می‌کند.

معایب شبکه‌های Frame Relay

برخی از معایب رله فریم عبارتند از:

1. بسته‌های ارسال‌شده ممکن است به ترتیب متفاوتی نسبت به مبدا دریافت شوند.
2. مکانیزم کنترل خطا ندارد و بسته‌های دارای خطا به سادگی حذف می‌شوند.
3. تایید دریافت بسته‌های داده را فراهم نمی‌کند.
4. در صورت ازدحام شبکه، فریم رد می‌شود. در چنین شرایطی، فریم بدون ارسال مجدد حذف می‌شود و ارسال‌کننده باید به‌طور مستقل کنترل ارسال مجدد را مدیریت کند.
5. کنترل جریان داده ارایه نمی‌دهد یعنی مکانیزمی برای مدیریت میزان داده‌های ارسال‌شده بین فرستنده و گیرنده ندارد. در شبکه‌های دارای کنترل جریان، وقتی گیرنده به دلیل پردازش بالا یا ازدحام نتواند داده‌ها را با سرعت مناسبی دریافت کند، می‌تواند به فرستنده اطلاع دهد که سرعت ارسال را کم کند. رله فریم، چنین سیستمی ندارد و در صورت ازدحام در شبکه، بسته‌ها بدون کنترل اضافی ارسال می‌شوند که ممکن است باعث از دست رفتن داده‌ها یا افزایش تاخیر شود.

تفاوت Frame Relay با MPLS

MPLS همانند رله فریم، نوعی پروتکل انتقال داده است اما نسل جدیدتری که بسیاری از مشکلات رله فریم را برطرف کرده و عملکرد بهتری ارائه می‌دهد. در ادامه تفاوت Frame Relay با MPLS را بررسی می‌کنیم:

1. رله فریم مبتنی بر سوئیچینگ مدار مجازی است اما MPLS از سوئیچینگ برچسبی استفاده می‌کند که کارایی بیشتری دارد.
2. MPLS دارای QoS پیشرفته است و داده‌ها را بهتر اولویت‌بندی می‌کند، اما رله فریم، QoS ندارد.
3. MPLS سرعت بیشتر، تأخیر کمتر و امنیت بالاتری دارد اما رله فریم، قابلیت اطمینان کمتری دارد.
4. MPLS برای انتقال انواع داده، صوت و ویدئو بهینه است اما رله فریم بیشتر برای داده طراحی شده است.
5. MPLS مقیاس‌پذیرتر و انعطاف‌پذیرتر است، اما هزینه بیشتری نسبت به رله فریم دارد.

تفاوت Frame Relay با ATM

ATM پروتکلی است برای انتقال داده‌ها با سرعت بالا در شبکه‌های WAN. این پروتکل از سلول‌های کوچک با اندازه ثابت 53 بایت برای انتقال اطلاعات استفاده می‌کند، که باعث کاهش تاخیر و افزایش قابلیت اطمینان می‌شود. ATM از مدل سوئیچینگ برچسبی بهره می‌برد و می‌تواند به‌طور هم‌زمان داده‌ها، صوت و ویدئو را با کیفیت خدمات (QoS) قابل اندازه‌گیری منتقل کند. به دلیل پشتیبانی از نرخ‌های انتقال بالا برای شبکه‌های مخابراتی و کاربردهای مالی رایج بوده است، اما با ظهور فناوری‌های جدید مانند MPLS و اترنت پرسرعت، استفاده از آن کاهش یافته است.

در این قسمت به تفاوت Frame Relay با ATM می‌پردازیم:

1. ATM شامل اصلاح خطا، مدیریت و کنترل جریان داده است، در حالی که Frame Relay فاقد این ویژگی‌هاست.
2. نرخ انتقال داده در Frame Relay بین 64 کیلوبیت بر ثانیه تا 45 مگابیت بر ثانیه متغیر است، اما ATM بسته به نوع رسانه می‌تواند سرعتی بین 155 تا 622 مگابیت بر ثانیه داشته باشد.
3. ATM از کیفیت خدمات (QoS) قابل اندازه‌گیری برخوردار است، اما Frame Relay چنین مکانیزمی ندارد.
4. رله فریم ارزان‌تر از ATM است.
5. رله فریم دارای اندازه بسته متغیر است، در حالی که ATM از بسته‌های با اندازه ثابت استفاده می‌کند. این تغییرپذیری در رله فریم باعث افزایش تاخیر بسته، کاهش قابلیت اطمینان و کاهش سرعت انتقال نسبت به ATM می‌شود.

آنچه درباره Frame Relay در این مقاله خواندیم

در این مقاله در پاسخ به Frame Relay چیست  گفتیم رله فریم فناوری انتقال داده در شبکه‌های WAN است که از مدارهای مجازی برای ارسال بسته‌ها استفاده می‌کند، فاقد مکانیزم اصلاح خطا و کنترل جریان داده است اما مقرون‌به‌صرفه، مقیاس‌پذیر و دارای تأخیر کمتر است.

رله فریم، با وجود مزایایی مانند سرعت بالا، کاهش ازدحام شبکه و انعطاف‌پذیری، دارای معایبی نظیر عدم کنترل خطا، تاخیر در انتقال بسته‌ها و قابلیت اطمینان پایین‌تر است. با گذشت زمان،MPLS  و سایر فناوری‌های مبتنی بر IP جایگزین آن شده‌اند، زیرا امنیت بالاتر و عملکرد پیشرفته‌تری ارائه می‌دهند.

مشاوره در زمینه شبکه شامل ارزیابی زیرساخت‌های ارتباطی، تحلیل نیازهای سازمانی و ارائه راهکارهای بهینه برای بهبود عملکرد شبکه است. این خدمات به کسب‌وکارها کمک می‌کند تا امنیت، مقیاس‌پذیری و کارایی شبکه را افزایش دهند. مشاوران شبکه با بررسی تجهیزات موجود، تنظیمات امنیتی و ساختار کلی شبکه، پیشنهاداتی برای بهینه‌سازی ترافیک، کاهش هزینه‌ها و ارتقای قابلیت‌های شبکه ارائه می‌دهند. لذا استفاده از تجربه مشاوران و متخصصان شبکه برای داشتن شبکه‌ای ایمن و بهینه، بسیار مهم است. برای استفاده از خدمات مشاوره شبکه در فالنیک روی لینک بزنید.

خدمات اکتیو شبکه را از متخصصان دریافت کنید

با دریافت خدمات اکتیو شبکه از متخصصان خبره شبکه، مطمئن خواهید بود که تمامی سرویس‌ها و نرم‌افزارها به درستی و بدون وقفه کار می‌کنند. روی لینک کلیک کنید و با شبکه‌ای پایدار به پتانسیل کامل خود در کسب و کارتان برسید.

خدمات اکتیو شبکهمشاوره رایگان

خلاصه این مقاله

مقاله به بررسی Frame Relay یا رله فریم در شبکه‌های کامپیوتری می‌پردازد که یک پروتکل شبکه است و برای اتصال شبکه‌های محلی و انتقال داده‌ها در شبکه‌های گسترده استفاده می‌شود. همچنین به برخی مفاهیم کلیدی، مزایا، معایب، کاربرد و تفاوت آن با پروتکل‌هایی مانند ATM و MPLS پرداخته شده است. برخی از مزایای Frame Relay عبارتند از: ارائه بسته‌هایی با طول متغیر، تخصیص پویای پهنای باند، استفاده از تکنیک‌های کنترل ازدحام، صرفه‌جویی در هزینه، کارایی و سرعت بالا، کم بودن زمان تاخیر و انعطاف‌پذیری. اما معایب آن شامل: بسته‌های ارسال‌شده ممکن است به ترتیب متفاوتی نسبت به م