BFD技术原理及其应用.doc

BFD技术原理及其应用一、 BFD简介1. BFD（Bidirectional Forwarding Detection，双向转发检测）是一套全网统一的检测机制，用于快速检测、监控网络中链路或者IP 路由的转发连通状况2. 为了提升现有网络性能，邻居之间必须能快速检测到通信故障，从而更快的建立起备用通道恢复通信二、 常用的故障检测方法1. 硬件检测：例如通过SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系）告警检测链路 故障。硬件检测的优点是可以很快发现故障，但并不是所有介质都能提供硬件 检测2. 慢Hello机制：通常采用路由协议中的Hello 报文机制。这种机制检测到故障所需时间为 秒级。对于高速数据传输（例如吉比特速率级）超过1 秒的检测时间将 导致大量数据丢失；对于时延敏感的业务（例如语音业务）超过1 秒的 延迟也是不能接受的。并且，这种机制依赖于路由协议3. 其他检测机制：不同的协议有时会提供专用的检测机制，但在系统间互联互通时，这样 的专用检测机制通常难以部署三、 BFD的工作机制1. 概述： BFD 提供了一个通用的、标准化的、介质无关、协议无关的快速故障检测机制，可以为各上层协议如路由协议、MPLS 等统一地快速检测两台路由器间双向转发路径的故障 BFD 在两台路由器上建立会话，用来监测两台路由器间的双向转发路径，为上层协议服务 BFD本身并没有发现机制，而是靠被服务的上层协议通知其与谁建立会话，会话建立后如果在检测时间内没有收到对端的BFD 控制报文则认为发生故障，通知被服务的上层协议，上层协议进行相应的处理2. BFD的工作流程 流程图 BFD的建立过程 1> 上层协议通过自己的 Hello 机制发现邻居并建立连接 2> 上层协议在建立了新的邻居关系时，将邻居的参数及检测参数都（包括目的地 址和源地址等）通告给BFD 3> BFD根据收到的参数进行计算并建立邻居 故障出现时的处理方式 1> BFD 检测到链路/网络故障 2> 拆除 BFD 邻居会话 3> BFD 通知本地上层协议进程BFD 邻居不可达 4> 本地上层协议中止上层协议邻居关系 5> 如果网络中存在备用路径，路由器将选择备用路径 注：BFD草案中没有规定检测的时间精度，目前支持BFD的设备大多数提供的是毫 秒级检测3. BFD的检测方式 单跳检测：BFD 单跳检测是指对两个直连系统进行IP 连通性检测，这里所说的“单 跳”是IP的一跳 多跳检测：BFD 可以检测两个系统间的任意路径，这些路径可能跨越很多跳，也 可能在某些部分发生重叠 双向检测：BFD 通过在双向链路两端同时发送检测报文，检测两个方向上的链路 状态，实现毫秒级的链路故障检测。（BFD 检测LSP 是一种特殊情况， 只需在一个方向发送BFD 控制报文，对端通过其他路径报告链路状 况。）4. BFD会话的工作方式 控制报文方式：链路两端会话通过控制报文交互监测链路状态 Echo报文方式：链路某一端通过发送Echo 报文由另一端转发回来，实现对链路 的双向监测5. BFD的运行模式 主动模式：在建立会话前不管是否收到对端发来的BFD 控制报文，都会主动发送 BFD 控制报文 被动模式：在建立会话前不会主动发送 BFD 控制报文，直到收到对端发送来的控 制报文 注： 1> 在会话初始化过程中，通信双方至少要有一个运行在主动模式才能成功建立会话 2> BFD会话建立后有两种模式：异步模式和查询模式 3> 通信双方要求运行在相同的模式【目前仅支持异步模式】 A 异步模式：以异步模式运行的设备周期性地发送BFD控制报文，如果在检测时 间内对端没有收到BFD 控制报文，则认为会话down B 查询模式：假定有一个独立的方法，确认自己和对端系统的连通性。这样，BFD 会话建立后，会停止周期发送BFD 控制报文，除非需要显式地验证 连接性6. BFD的认证方法 Simple：简单字符认证 MD5：MD5 认证 SHA1：SHA1 认证（Secure Hash Algorithm 1）7. BFD的报文格式 BFD控制报文封装在UDP报文中传送，其UDP端口号为3784 报文格式 主要字段释义1> Vers：协议的版本号，协议版本为12> Diag：本地协议最后一次从up状态转换到其他状态的原因 3> State（Sta）：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 4> Demand（D）：设置为1，表示发送协议希望操作在查询模式；设置为0，表示 发送协议不区分操作在查询模式，或者表示发送协议不能操作在 查询模式 5> Poll（P）：设置为1，表示发送协议请求进行连接确认，或者发送请求参数改变 的确认；设置为0，表示发送协议不请求确认 6> Final（F）：设置为1，表示发送协议响应一个接收到P 比特为1 的BFD 控制 报文；设置为0，表示发送协议不响应一个P 比特为1 的BFD 控 制报文四、 BFD的基本配置1. 常用的配置命令2. BFD的显示和维护五、 BFD的应用1. 拓扑图 BFD的Echo报文单跳检测2. 需求分析 Router A 和Router C 通过二层交换机互连，它们的接口Ethernet1/1 都运行RIP 进 程1。并且Router A 的接口Ethernet1/1 上还使能了BFD 检测功能 Router A 通过Router B 与Router C 互连，Rourer A 的接口Ethernet1/2 运行RIP 进程2。Rouer C 的接口Ethernet1/2、Rourer B 的接口Ethernet1/1 和Ethernet1/2 上都运行RIP 进程1 Router C 上配置静态路由，并将静态路由引入RIP 进程中，使Router C 有路由发送至Router A。Router A 上学习到Router C 发送的静态路由，出接口为与二层交换机相连的接口 在 Router C 和二层交换机之间的链路发生故障后，BFD 能够快速检测链路中断并通告RIP协议。RIP 协议响应BFD 会话down，删除与Router C 的邻居，并删除从Router C 学习的路由。Router A 上学习到Router C 发送的静态路由，出接口为与Router B 连接的接口3. 配置命令(1) 配置RIP 基本功能并且在接口上使能BFD# 配置Router A。<RouterA> system-viewRouterA rip 1RouterA-rip-1 network 192.168.1.0RouterA-rip-1 quitRouterA interface ethernet 1/1RouterA-Ethernet1/1 rip bfd enableRouterA-Ethernet1/1 quitRouterA rip 2RouterA-rip-2 network 192.168.2.0RouterA-rip-2 quit# 配置Router B。<RouterB> system-viewRouterB rip 1RouterB-rip-1 network 192.168.2.0RouterB-rip-1 network 192.168.3.0RouterB-rip-1 quit# 配置Router C。<RouterC> system-viewRouterC rip 1RouterC-rip-1 network 192.168.1.0RouterC-rip-1 network 192.168.3.0RouterC-rip-1 import-route staticRouterC-rip-1 quit（2）配置接口BFD 参数# 配置Router A。RouterA bfd session init-mode activeRouterA bfd echo-source-ip 11.11.11.11RouterA interface ethernet 1/1RouterA-Ethernet1/1 bfd min-transmit-interval 500RouterA-Ethernet1/1 bfd min-receive-interval 500RouterA-Ethernet1/1 bfd detect-multiplier 7RouterA-Ethernet1/1 return(3) Router C 配置静态路由RouterC ip route-static 100.1.1.1 24 null 04. 检测结果5. 调试BFD<RouterA> debugging rip 1 event /将与Rc相连的接口断开6. 最终结果