BFD分析与故障定位-许吉东优质PPT.ppt
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1.对网络设备间任意类型的双向转发路径进行故障检测,包括直连物理链路、虚电路、隧道、MPLSLSP、多跳路由路径以及单向链路等。
2.可以为不同的上层应用服务,提供一致的快速故障检测时间。
3.提供毫秒级的检测时间,从而加快网络收敛速度,减少应用中断时间,提高网络的可靠性。
6培训内容:
BFD协议诞生背景BFD检测原理BFD问题分析定位典型故障案例分析7BFD检测原理BFD(BidirectionalForwardingDetection):
双向转发检测;
BFD实施在系统的业务层上,使检测更专注于业务报文转发的连通性;
BFD可以运行在任何数据协议的顶层,对不同层次的网络提供检测;
BFD能够在系统之间的任何类型通道上进行故障检测;
8BFD在两台网络设备上建立会话,用来检测网络设备间的双向转发路径,为上层应用服务。
BFD本身并没有邻居发现机制,而是靠被服务的上层应用通知其邻居信息以建立会话。
会话建立后会周期性地快速发送BFD报文,如果在检测时间内没有收到BFD报文则认为该双向转发路径发生了故障,通知被服务的上层应用进行相应的处理。
9BFD报文格式BFD报文分为BFD控制报文和BFDEcho报文。
一.BFD控制报文格式如下:
必选可选012301234567890123456789012345678901VersDiagStaPFCARDetectMultLengthMyDiscreaminatorYourDiscreaminatorDesiredMinTXIntervalRequiredMinRXIntervalRequiredMinEchoRXIntervalAuthTypeAuthLenAuthenticationDataD10BFD控制报文各字段含义Vers:
BFD协议版本号,目前版本号为1;
Diag:
诊断码,表明发送方最近一次会话Down的原因;
Valuesare:
0-NoDiagnostic1-ControlDetectionTimeExpired2-EchoFunctionFailed3-NeighborSignaledSessionDown4-ForwardingPlaneReset5-PathDown6-ConcatenatedPathDown7-AdministrativelyDown8-ReverseConcatenatedPathDown9-31-ReservedforfutureuseSta:
发送方BFD会话当前状态,取值为:
0代表AdminDown,1代表Down,2代表Init,3代表Up;
P:
Poll会话参数变化时置位;
设置为1,表示发送系统请求进行连接确认,或者发送请求参数改变的确认;
设置为0,表示发送系统不请求确认。
11F:
Final如果收到的BFD控制报文P字段置位,则将下一个发送的BFD控制报文的F字段置位作为应答;
设置为1,表示发送系统响应一个接收到P比特为1的BFD包;
设置为0,表示发送系统不响应一个P比特为1的包。
C:
该字段置位表明BFD的实现是独立于控制平面的;
A:
该字段置位表明报文包含认证部分,会话需要进行认证;
设置为1,表示控制报文包含认证字段,并且会话是被认证的D:
Demand设置为1,表示发送系统希望操作在查询模式;
设置为0,表示发送系统不希望操作在查询模式,或者表示发送系统不能操作在查询模式;
R:
保留位,发送时设为0,接收时忽略该字段;
DetectMult:
检测时间倍数;
Length:
BFD控制报文长度,单位为字节;
MyDiscriminator:
发送方产生的一个唯一非0值,用来标识不同的BFD会话;
YourDiscriminator:
如果已经收到会话邻居发送的BFD控制报文则该值为收到报文中的MyDiscriminator,否则为0;
12DesiredMinTXInterval:
发送方支持的最小BFD控制报文发送时间间隔,单位为微秒;
RequiredMinRXInterval:
发送方支持的最小BFD控制报文接收时间间隔,单位为微秒;
RequiredMinEchoRXInterval:
发送方支持的最小BFDEcho报文接收时间间隔,单位为微秒。
为0表示不支持BFDEcho报文;
AuthType:
认证类型;
AuthLen:
可选认证部分长度,包括AuthType和AuthLen字段,单位为字节;
AuthenticationData:
可选认证部分的数据内容。
BFD控制报文采用UDP封装,目的端口号为3784,源端口号在49152到65535的范围内。
13二.BFDEcho报文BFDEcho报文提供了一种不依赖于BFD控制报文的故障检测方法。
本端发送本端接收,远端不对报文进行处理,而只是将此报文在反向通道上返回。
因此BFD协议并没有对BFDEcho报文的格式进行定义,唯一的要求是发送方能够通过报文内容区分会话。
BFDEcho报文采用UDP封装,目的端口号为3785,目的IP地址为发送接口的地址,源IP地址由配置产生。
14Discriminator字段由于两个系统之间可能存在多个BFD会话,因此当收到BFD控制报文时,需要一个机制来将其分离到对应的会话上。
每个系统都必须选择唯一的标识符(Discriminator)确定每个会话(Session)。
本地标识符封装在BFD控制报文的MyDiscriminator字段中,与远端系统BFD报文YourDiscriminator对应。
一旦远端系统返回它的本地标识符,后续收到的BFD报文都将唯一地通过YourDiscriminator字段分离到各个会话上。
也就是说,源地址、接口等都可能发生变化,但BFD报文仍然能够对应到相应的会话上去。
15BFD检测原理BFD有两种操作模式:
异步模式/查询模式BFD的主要操作模式称为异步模式。
在这种模式,系统之间相互周期性地发送BFD控制包,如果某个系统连续几个周期没有收到对端发送的报文,就认为会话为“Down”了。
16BFD的第二种操作模式称为查询模式。
查询模式下,会话两端通过3次握手建立起连接,一旦一个BFD会话建立并UP,系统停止发送BFD控制包,除非某个系统需要显式地验证连接性。
在需要显式验证连接性的情况下,系统发送一个短系列的BFD控制包(由P和F比特控制“握手”的实现),然后,协议再次保持沉默。
17动态BFDBFDBFD使用本地标识符(使用本地标识符(LocalDiscriminatorLocalDiscriminator)和远端标识)和远端标识符(符(RemoteDiscriminatorRemoteDiscriminator)区分同一对系统之间的多个)区分同一对系统之间的多个BFDBFD会话。
会话。
VRVRRRPP支持静态配置支持静态配置BFDBFD会话和动态触发建立会话和动态触发建立BFDBFD会话。
对于静态配置的对于静态配置的BFDBFD会话,其本地、远端标识符都通过手会话,其本地、远端标识符都通过手工配置。
工配置。
对于动态触发建立的对于动态触发建立的BFDBFD会话包括:
动态分配本端标识符会话包括:
动态分配本端标识符和自学习远端标识符。
和自学习远端标识符。
18自学习远端标识符1A:
MyDiscriminator100B:
MyDiscriminator200YourDiscriminator0YourDiscriminator0Sip10.0.0.1Sip10.0.0.2Dip10.0.0.2Dip10.0.0.1A端收到B端发来的MyDiscriminator为200、YourDiscriminator为0的包。
FPGA收到这种报文后,解析报文,将报文中的Vlan、Sip、Dip、MyDiscriminator存放于FIFO中。
A端从FIFO中读取解析出来的信息,根据Dip查找A端已建立的bfd会话的Sip。
若存在bfd会话的Sip与FIFO中读出的Dip相等,则FIFO中的MyDiscriminator即为A端该会话的YourDiscriminator。
19自学习远端标识符2A:
MyDiscriminator100B:
MyDiscriminator200YourDiscriminator200YourDiscriminator0Sip10.0.0.1Sip10.0.0.2Dip10.0.0.2Dip10.0.0.1此后,A端不再发出MyDiscriminator100,YourDiscriminator0的报文。
在这之前若B尚未学习到YourDiscriminator。
B将永远学不到YourDiscriminator。
为解决该问题,增加了从FPGA寄存器中学习功能。
B端收到A端发来的MyDiscriminator为100、YourDiscriminator为200的报文。
FPGA收到这种报文后,解析报文中的MyDiscriminator、YourDiscriminator。
根据解析出来的YourDiscriminator确定该报文所属系统中的bfd会话,并将解析出来的MyDiscriminator写入相应条目的FPGA中,供本端该条目学习YourDiscriminator。
20BFD检测原理BFD会话建立前有主动与被动两种模式。
如果一台设备为主动模式,那么在会话建立前不管有没有收到对端发来的BFD控制报文,都会主动发送BFD控制报文。
如果一台设备为被动模式,那么在会话建立前就不会主动发送BFD控制报文,直到收到对端发来的BFD控制报文才发送。
我们现在做的是主动模式。
下面对两端都为主动模式的会话建立过程进行说明。
21BFD检测原理三次握手-建立连接22状态机迁移过程BFD使用三次握手的机制来建立会话,发送方在发送BFD控制报文时会在Sta字段填入本地当前的会话状态,接收方根据收到的BFD控制报文的Sta字段以及本地当前会话状态来进行状态机的迁移,建立会话。
RouterA和RouterB的BFD收到上层应用的通知后,发送状态为DOWN的BFD控制报文。
RouterB的BFD状态变化同RouterA。
RouterB收到对端状态为DOWN的BFD控制报文后,本地会话状态由DOWN迁移到INIT,随后发送的BFD控制报文中将Sta字段填为2表明会话状态为INIT。
RouterA的BFD状态变化同RouterB。
23RouterA收到对端状态为INIT的BFD控制报文后,本地会话状态由INIT迁移到UP,随后发送的BFD控制报文中将Sta字段填为3表明会话状态为UP。
BFD双方状态都为UP,会话成功建立并开始检测链路状态。
24定时器协商BFD会话建立前BFD控制报文以1秒的时间间隔周期发送以减小报文流量。
在会话建立后则以协商的
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