網(wǎng)絡(luò)運維|連通性管理機制CFM

2020-04-25 19:50 作者：艾銻無限 瀏覽量：

大家好，我是一枚從事IT外包的網(wǎng)絡(luò)運維工程師，今天和大家聊點網(wǎng)絡(luò)可靠性的技術(shù)，這次咱們就聊一聊連通性管理機制CFM。

CFM概述

CFM作為以太網(wǎng)的OAM，提供了鏈路連通性檢測功能。
‘
’以太網(wǎng)技術(shù)簡單易用、價格低廉、且?guī)捒刹粩嗵岣撸瑹o論是作為一種業(yè)務(wù)還是作為一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其在企業(yè)網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)范圍內(nèi)都已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。但是傳統(tǒng)以太網(wǎng)可維護、可運營能力比較弱，隨著以太網(wǎng)推廣的范圍逐漸擴大，對

以太網(wǎng)OAM功能的需求也越來越強烈。

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的分層/分級架構(gòu)，需要提供分層/分級的以太OAM功能。 如圖1所示。

圖1  以太網(wǎng)OAM示意圖 



· 802.3ah（Ethernet in the First Mile，簡稱EFM）主要用于用戶接入部分的以太網(wǎng)物理層規(guī)范以及接入部分的以太網(wǎng)OAM，是鏈路級的OAM。針對兩臺直連設(shè)備之間的鏈路，提供鏈路連通性檢測功能、鏈路故障監(jiān)控功能、遠端故障通知功能和遠端環(huán)回功能。

· 802.1ag（Connectivity Fault Management，簡稱CFM）定義了基于以太網(wǎng)承載網(wǎng)絡(luò)的連接檢測的OAM功能，包括CC/LB/LT，適用于大規(guī)模組網(wǎng)的端到端場景，是網(wǎng)絡(luò)級的OAM。

· Y.1731是由ITU-T標(biāo)準(zhǔn)組織提出的OAM協(xié)議，它不僅包含IEEE802.1ag所規(guī)定的內(nèi)容，而且又增加了更多的OAM消息組合，包括AIS（Alarm Indication Signal），RDI（Remote Defect Indication），鎖信號LCK(Locked Signal)，測試信號，自動保護切換APS（Automatic Protection Switching），維護通信渠道MCC（Maintenance Communication Channel），試驗EXP（Experimental OAM），供應(yīng)商特定的VSP（Vendor Specific OAM）故障管理以及用于性能監(jiān)視的丟包管理LM（Loss Measurement）和延遲評估DM（Delay Measurement）等。

應(yīng)用場景

介紹CFM的應(yīng)用場景。
CFM基本功能包括連通性檢測（CC）、環(huán)回功能（LB）和鏈路跟蹤功能（LT）。

連通性檢測（CC）

連通性檢測功能用來檢測維護端點之間的連通狀態(tài)，由維護端點MEP周期性地發(fā)送CCM（Continuity Check Message）組播報文，相同維護聯(lián)盟的其他維護端點接收該報文。當(dāng)維護端點在3個超時周期內(nèi)未收到源端維護端點發(fā)送的CCM報文，則認為鏈路有問題。

圖 CCM檢測示意圖 



具體的實現(xiàn)過程為：

1. CCM的產(chǎn)生

CCM由MEP產(chǎn)生并發(fā)送。如圖2所示，MEP1、MEP2和MEP3是同一個MA的3個MEP。當(dāng)使能了CCM發(fā)送功能后，MEP1定期以組播方式向MEP2和MEP3發(fā)送CCM。同樣，MEP2以相同的周期向MEP1和MEP3發(fā)送CCM，MEP3也以相同的周期向MEP1和MEP2發(fā)送CCM。

CCM中攜帶有該CCM的級別信息。CCM的級別等于發(fā)送該CCM的MEP的級別。

2. MEP數(shù)據(jù)庫的建立

每個啟動了以太網(wǎng)CFM功能的設(shè)備上都有一個MEP數(shù)據(jù)庫。MEP數(shù)據(jù)庫中記錄著本設(shè)備上的MEP（即本地MEP）和同一MA內(nèi)的其它設(shè)備上的MEP（即遠端MEP）。本地MEP和遠端MEP均由用戶手工配置后由設(shè)備自動記入MEP數(shù)據(jù)庫。

3. 故障判定

如果某個MEP連續(xù)3個CCM發(fā)送周期沒有接收到另一個遠端MEP發(fā)送的CCM，則認為鏈路有問題。會輸出日志報告，用戶可以通過環(huán)回功能或鏈路跟蹤功能來進行故障區(qū)間的定位。當(dāng)維護域內(nèi)的多個MEP在發(fā)送CCM報文時，就實現(xiàn)了多點到
多點之間的鏈路檢測。

4. CCM終結(jié)

CCM由MEP產(chǎn)生也由MEP終結(jié)。當(dāng)MEP接收到大于自身級別的CCM時，繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)該CCM；當(dāng)MEP接收到小于或等于自身級別的CCM時，不再轉(zhuǎn)發(fā)該CCM，以確保低級別MD內(nèi)的CCM不會擴散到高級別MD中。

環(huán)回功能（LB）

環(huán)回功能即802.1ag MAC Ping功能與IP層的Ping類似，用于驗證本地設(shè)備與遠端設(shè)備之間的連接狀態(tài)。

由MEP發(fā)起，目的節(jié)點可以是同一MA內(nèi)的或不同MA內(nèi)的，與發(fā)起節(jié)點級別相同的MEP或MIP。指定地址的MP收到LBM（Loopback Message）后，將向源MEP回應(yīng)LBR（Loopback Reply）。故障位置前的MP能夠響應(yīng)環(huán)回消息，而故障位置后的MP不能夠響應(yīng)環(huán)回消息，從而實現(xiàn)故障的定位。LBM和LBR均為單播報文。

下面以圖3為例，介紹環(huán)回功能實現(xiàn)的具體過程。

圖3  環(huán)回功能示意圖 


PE1和PE4之間建立端到端的CFM，MD的級別為6，PE2和PE3設(shè)備上存在兩個級別為6的MIP節(jié)點。當(dāng)發(fā)現(xiàn)PE1到PE4之間鏈路故障或者通過CC檢測到PE1到PE4之間鏈路發(fā)生故障時，可以采用如圖4所示的方式定位故障點。

圖4  環(huán)回功能流程示意圖 


另外，發(fā)起端MEP1還可以根據(jù)802.1ag MAC Ping操作時的回顯結(jié)果，計算出網(wǎng)絡(luò)的時延；或者發(fā)起端發(fā)送多個LBM，觀察LBR的返回情況，從而了解網(wǎng)絡(luò)的丟包情況。

鏈路跟蹤功能（LT）

鏈路跟蹤功能即802.1ag MAC Trace與Traceroute類似，用于確定源端到目的維護端點的路徑。

由MEP發(fā)起，目的節(jié)點可以是同一MA內(nèi)的或不同MA內(nèi)的，與發(fā)起節(jié)點級別相同的MEP或MIP。源端MEP構(gòu)造LTM消息幀，發(fā)送到目的MP。在轉(zhuǎn)發(fā)到目的MEP或者MIP的過程中，MIP會回復(fù)LTR，同時轉(zhuǎn)發(fā)LTM，到達目的MEP則終止LTM的轉(zhuǎn)發(fā)同時回復(fù)LTR。這樣，遠端MEP就會得到整個路徑的信息。LTM是組播報文，LTR是單播報文。

圖5  鏈路跟蹤功能示意圖 

下面以圖5為例，介紹鏈路跟蹤功能實現(xiàn)的具體過程。

1. MEP1向MEP2發(fā)送LTM（Linktrace Message）消息。LTM消息中包含有TTL（Time to Live）和目的節(jié)點MEP2的MAC地址。

2. 當(dāng)LTM到達MIP1時，MIP1將LTM中的TTL字段的值減1，若此值為0不再轉(zhuǎn)發(fā)，否則繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)該LTM。同時向MEP1回復(fù)LTR（Linktrace Reply）。LTR中還攜帶了分析報文路徑的轉(zhuǎn)發(fā)信息和收到的LTM報文的TTL字段。

3. MIP2和MEP2收到LTM后，會做和MIP1相同的處理。但是，由于根據(jù)LTM中攜帶的目的節(jié)點MAC地址MEP2可以判斷出自己是LTM的目的節(jié)點，因此MEP2不會再轉(zhuǎn)發(fā)該LTM。

4. MEP1接收到MIP1、MIP2、MEP2回復(fù)的LTR后，根據(jù)LTR攜帶的信息即可得到從MEP1到MEP2的轉(zhuǎn)發(fā)路徑。

如果MEP1到MEP2之間的路徑有故障，則故障點下游的MEP或MIP將無法收到LTM，也不會回復(fù)LTR，可據(jù)此判定故障點的位置。例如當(dāng)MEP1到MIP2之間的路徑正常，而MIP2和MEP2之間的路徑有故障時，MEP1可以收到MIP1、MIP2回復(fù)的
LTR，但收不到MEP2回復(fù)的LTR，于是可判定MIP2和MEP2之間的鏈路或設(shè)備有故障。

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