網絡運維|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外包的網絡運維工程師，今天和大家聊點網絡可靠性的技術，這次咱們就聊一聊連通性管理機制CFM。

CFM概述

CFM作為以太網的OAM，提供了鏈路連通性檢測功能。
‘
’以太網技術簡單易用、價格低廉、且帶寬可不斷提高，無論是作為一種業務還是作為一種網絡結構，其在企業網、城域網、廣域網范圍內都已經得到廣泛應用。但是傳統以太網可維護、可運營能力比較弱，隨著以太網推廣的范圍逐漸擴大，對

以太網OAM功能的需求也越來越強烈。

根據網絡的分層/分級架構，需要提供分層/分級的以太OAM功能。 如圖1所示。

圖1  以太網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物理層規范以及接入部分的以太網OAM，是鏈路級的OAM。針對兩臺直連設備之間的鏈路，提供鏈路連通性檢測功能、鏈路故障監控功能、遠端故障通知功能和遠端環回功能。

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

· Y.1731是由ITU-T標準組織提出的OAM協議，它不僅包含IEEE802.1ag所規定的內容，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），供應商特定的VSP（Vendor Specific OAM）故障管理以及用于性能監視的丟包管理LM（Loss Measurement）和延遲評估DM（Delay Measurement）等。

應用場景

介紹CFM的應用場景。
CFM基本功能包括連通性檢測（CC）、環回功能（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，由維護端點MEP周期性地發送CCM（Continuity Check Message）組播報文，相同維護聯盟的其他維護端點接收該報文。當維護端點在3個超時周期內未收到源端維護端點發送的CCM報文，則認為鏈路有問題。

圖 CCM檢測示意圖 



具體的實現過程為：

1. CCM的產生

CCM由MEP產生并發送。如圖2所示，MEP1、MEP2和MEP3是同一個MA的3個MEP。當使能了CCM發送功能后，MEP1定期以組播方式向MEP2和MEP3發送CCM。同樣，MEP2以相同的周期向MEP1和MEP3發送CCM，MEP3也以相同的周期向MEP1和MEP2發送CCM。

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

2. MEP數據庫的建立

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

3. 故障判定

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

4. CCM終結

CCM由MEP產生也由MEP終結。當MEP接收到大于自身級別的CCM時，繼續轉發該CCM；當MEP接收到小于或等于自身級別的CCM時，不再轉發該CCM，以確保低級別MD內的CCM不會擴散到高級別MD中。

環回功能（LB）

環回功能即802.1ag MAC Ping功能與IP層的Ping類似，用于驗證本地設備與遠端設備之間的連接狀態。

由MEP發起，目的節點可以是同一MA內的或不同MA內的，與發起節點級別相同的MEP或MIP。指定地址的MP收到LBM（Loopback Message）后，將向源MEP回應LBR（Loopback Reply）。故障位置前的MP能夠響應環回消息，而故障位置后的MP不能夠響應環回消息，從而實現故障的定位。LBM和LBR均為單播報文。

下面以圖3為例，介紹環回功能實現的具體過程。

圖3  環回功能示意圖 


PE1和PE4之間建立端到端的CFM，MD的級別為6，PE2和PE3設備上存在兩個級別為6的MIP節點。當發現PE1到PE4之間鏈路故障或者通過CC檢測到PE1到PE4之間鏈路發生故障時，可以采用如圖4所示的方式定位故障點。

圖4  環回功能流程示意圖 


另外，發起端MEP1還可以根據802.1ag MAC Ping操作時的回顯結果，計算出網絡的時延；或者發起端發送多個LBM，觀察LBR的返回情況，從而了解網絡的丟包情況。

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發起，目的節點可以是同一MA內的或不同MA內的，與發起節點級別相同的MEP或MIP。源端MEP構造LTM消息幀，發送到目的MP。在轉發到目的MEP或者MIP的過程中，MIP會回復LTR，同時轉發LTM，到達目的MEP則終止LTM的轉發同時回復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的具體過程。

1. MEP1向MEP2發送LTM（Linktrace Message）消息。LTM消息中包含有TTL（Time to Live）和目的節點MEP2的MAC地址。

2. 當LTM到達MIP1時，MIP1將LTM中的TTL字段的值減1，若此值為0不再轉發，否則繼續轉發該LTM。同時向MEP1回復LTR（Linktrace Reply）。LTR中還攜帶了分析報文路徑的轉發信息和收到的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LTM中攜帶的目的節點MAC地址MEP2可以判斷出自己是LTM的目的節點，因此MEP2不會再轉發該LTM。

4. MEP1接收到MIP1、MIP2、MEP2回復的LTR后，根據LTR攜帶的信息即可得到從MEP1到MEP2的轉發路徑。

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LTR，可據此判定故障點的位置。例如當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回復的
LTR，但收不到MEP2回復的LTR，于是可判定MIP2和MEP2之間的鏈路或設備有故障。

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