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BFD技术原理及其应用


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: ① 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 ② 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 ③ 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 ① 流程图

② 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 ③ 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 ① 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

② 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 ③ 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 ① 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 ② 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 ① 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 ② 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 ① Simple:简单字符认证 ② MD5:MD5 认证 ③ SHA1:SHA1 认证(Secure Hash Algorithm 1) 7. BFD 的报文格式 ① BFD 控制报文封装在 UDP 报文中传送,其 UDP 端口号为 3784 ② 报文格式

③ 主要字段释义 1> Vers:协议的版本号,协议版本为 1

2> 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 ① 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 ② 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 ③ 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

④ 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-view [RouterA] rip 1 [RouterA-rip-1] network 192.168.1.0 [RouterA-rip-1] quit [RouterA] interface ethernet 1/1 [RouterA-Ethernet1/1] rip bfd enable [RouterA-Ethernet1/1] quit [RouterA] rip 2 [RouterA-rip-2] network 192.168.2.0 [RouterA-rip-2] quit # 配置 Router B。 <RouterB> system-view [RouterB] rip 1 [RouterB-rip-1] network 192.168.2.0 [RouterB-rip-1] network 192.168.3.0 [RouterB-rip-1] quit # 配置 Router C。 <RouterC> system-view [RouterC] rip 1 [RouterC-rip-1] network 192.168.1.0 [RouterC-rip-1] network 192.168.3.0 [RouterC-rip-1] import-route static [RouterC-rip-1] quit (2)配置接口 BFD 参数 # 配置 Router A。 [RouterA] bfd session init-mode active [RouterA] bfd echo-source-ip 11.11.11.11 [RouterA] interface ethernet 1/1 [RouterA-Ethernet1/1] bfd min-transmit-interval 500 [RouterA-Ethernet1/1] bfd min-receive-interval 500 [RouterA-Ethernet1/1] bfd detect-multiplier 7 [RouterA-Ethernet1/1] return (3) Router C 配置静态路由 [RouterC] ip route-static 100.1.1.1 24 null 0

4. 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


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