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网络运维|连通性管理机制CFM


2020-07-09 14:30 作者:艾锑无限 浏览量:
网络运维|连通性管理机制CFM
 
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CFM概述

CFM作为以太网的OAM,提供了链路连通性检测功能。
以太网技术简单易用、价格低廉、且带宽可不断提高,无论是作为一种业务还是作为一种网络结构,其在企业网、城域网、广域网范围内都已经得到广泛应用。但是传统以太网可维护、可运营能力比较弱,随着以太网推广的范围逐渐扩大,对以太网OAM功能的需求也越来越强烈。
根据网络的分层/分级架构,需要提供分层/分级的以太OAM功能。 如图1所示。
图1  以太网OAM示意图 
  • 802.3ah(Ethernet in the First Mile,简称EFM)主要用于用户接入部分的以太网物理层规范以及接入部分的以太网OAM,是链路级的OAM。针对两台直连设备之间的链路,提供链路连通性检测功能、链路故障监控功能、远端故障通知功能和远端环回功能。
  • 802.1ag(Connectivity Fault Management,简称CFM)定义了基于以太网承载网络的连接检测的OAM功能,包括CC/LB/LT,适用于大规模组网的端到端场景,是网络级的OAM。
  • Y.1731是由ITU-T标准组织提出的OAM协议,它不仅包含IEEE802.1ag所规定的内容,而且又增加了更多的OAM消息组合,包括AIS(Alarm Indication Signal),RDI(Remote Defect Indication),锁信号LCK(Locked Signal),测试信号,自动保护切换APS(Automatic Protection Switching),维护通信渠道MCC(Maintenance Communication Channel),试验EXP(Experimental OAM),供应商特定的VSP(Vendor Specific OAM)故障管理以及用于性能监视的丢包管理LM(Loss Measurement)和延迟评估DM(Delay Measurement)等。

应用场景

介绍CFM的应用场景。
CFM基本功能包括连通性检测(CC)、环回功能(LB)和链路跟踪功能(LT)。

连通性检测(CC)

连通性检测功能用来检测维护端点之间的连通状态,由维护端点MEP周期性地发送CCM(Continuity Check Message)组播报文,相同维护联盟的其他维护端点接收该报文。当维护端点在3个超时周期内未收到源端维护端点发送的CCM报文,则认为链路有问题。
图2 CCM检测示意图 
具体的实现过程为:
  1. CCM的产生
CCM由MEP产生并发送。如图2所示,MEP1、MEP2和MEP3是同一个MA的3个MEP。当使能了CCM发送功能后,MEP1定期以组播方式向MEP2和MEP3发送CCM。同样,MEP2以相同的周期向MEP1和MEP3发送CCM,MEP3也以相同的周期向MEP1和MEP2发送CCM。
CCM中携带有该CCM的级别信息。CCM的级别等于发送该CCM的MEP的级别。

  1. MEP数据库的建立
每个启动了以太网CFM功能的设备上都有一个MEP数据库。MEP数据库中记录着本设备上的MEP(即本地MEP)和同一MA内的其它设备上的MEP(即远端MEP)。本地MEP和远端MEP均由用户手工配置后由设备自动记入MEP数据库。
  1. 故障判定
如果某个MEP连续3个CCM发送周期没有接收到另一个远端MEP发送的CCM,则认为链路有问题。会输出日志报告,用户可以通过环回功能或链路跟踪功能来进行故障区间的定位。当维护域内的多个MEP在发送CCM报文时,就实现了多点到多点之间的链路检测。
  1. CCM终结
CCM由MEP产生也由MEP终结。当MEP接收到大于自身级别的CCM时,继续转发该CCM;当MEP接收到小于或等于自身级别的CCM时,不再转发该CCM,以确保低级别MD内的CCM不会扩散到高级别MD中。

环回功能(LB)

环回功能即802.1ag MAC Ping功能与IP层的Ping类似,用于验证本地设备与远端设备之间的连接状态。
由MEP发起,目的节点可以是同一MA内的或不同MA内的,与发起节点级别相同的MEP或MIP。指定地址的MP收到LBM(Loopback Message)后,将向源MEP回应LBR(Loopback Reply)。故障位置前的MP能够响应环回消息,而故障位置后的MP不能够响应环回消息,从而实现故障的定位。LBM和LBR均为单播报文。
下面以图3为例,介绍环回功能实现的具体过程。
图3  环回功能示意图 
PE1和PE4之间建立端到端的CFM,MD的级别为6,PE2和PE3设备上存在两个级别为6的MIP节点。当发现PE1到PE4之间链路故障或者通过CC检测到PE1到PE4之间链路发生故障时,可以采用如图4所示的方式定位故障点。
图4  环回功能流程示意图 
另外,发起端MEP1还可以根据802.1ag MAC Ping操作时的回显结果,计算出网络的时延;或者发起端发送多个LBM,观察LBR的返回情况,从而了解网络的丢包情况。

链路跟踪功能(LT)

链路跟踪功能即802.1ag MAC Trace与Traceroute类似,用于确定源端到目的维护端点的路径。
由MEP发起,目的节点可以是同一MA内的或不同MA内的,与发起节点级别相同的MEP或MIP。源端MEP构造LTM消息帧,发送到目的MP。在转发到目的MEP或者MIP的过程中,MIP会回复LTR,同时转发LTM,到达目的MEP则终止LTM的转发同时回复LTR。这样,远端MEP就会得到整个路径的信息。LTM是组播报文,LTR是单播报文。
图5  链路跟踪功能示意图 
下面以图5为例,介绍链路跟踪功能实现的具体过程。
  1. MEP1向MEP2发送LTM(Linktrace Message)消息。LTM消息中包含有TTL(Time to Live)和目的节点MEP2的MAC地址。
  2. 当LTM到达MIP1时,MIP1将LTM中的TTL字段的值减1,若此值为0不再转发,否则继续转发该LTM。同时向MEP1回复LTR(Linktrace Reply)。LTR中还携带了分析报文路径的转发信息和收到的LTM报文的TTL字段。
  3. MIP2和MEP2收到LTM后,会做和MIP1相同的处理。但是,由于根据LTM中携带的目的节点MAC地址MEP2可以判断出自己是LTM的目的节点,因此MEP2不会再转发该LTM。
  4. MEP1接收到MIP1、MIP2、MEP2回复的LTR后,根据LTR携带的信息即可得到从MEP1到MEP2的转发路径。
如果MEP1到MEP2之间的路径有故障,则故障点下游的MEP或MIP将无法收到LTM,也不会回复LTR,可据此判定故障点的位置。例如当MEP1到MIP2之间的路径正常,而MIP2和MEP2之间的路径有故障时,MEP1可以收到MIP1、MIP2回复的LTR,但收不到MEP2回复的LTR,于是可判定MIP2和MEP2之间的链路或设备有故障。
 

 
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