LLDP工作原理 - kummer话你知

LLDP解决什么问题

LLDP（Link Layer Discovery Protocol，链路层发现协议）,它提供了一种标准的链路层发现方式，可以将本端设备的的主要能力、管理地址、设备标识、接口标识等信息组织成不同的TLV（Type/Length/Value，类型/长度/值），并封装在LLDPDU（Link Layer Discovery Protocol Data Unit，链路层发现协议数据单元）中发布给与自己直连的邻居，邻居收到这些信息后将其以标准MIB（Management Information Base，管理信息库）的形式保存起来，以供网络管理系统查询及判断链路的通信状况。

总的来说，LLDP解决了及个主要问题：
1. 了解网络拓扑：
在一个大型网络中，为了方便管理员管理，需要了解整个网络的拓扑结构，包括：整个网络中有多少台设备，每一台设备有多少接口，设备与设备之间是怎样连接的。
2. 诊断网络故障：
当网络链路出现故障时，更方便快捷地获得链路的通信状况，根据链路状
况可以迅速地找到链路故障所在，省去人工排查的麻烦及效率低下。
3. VOIP中的应用：
可以方便在VoIP环境中，以标准方式部署和配置媒体终端设备，如IP电话。

本地MIB和远端MIB
LLDP协议规定设备的每个接口上都有标准的SNMP（Simple Network Management
Protocol）MIB库，存储着本地状态信息（例如设备ID、接口ID、管理地址等信息），并且设备可以向其邻居节点发送本地状态信息及状态更新的信息。邻居节点将接收到的信息存储在标准的SNMP MIB库中以便网管系统提取。

协议工作机制

LLDP工作在二层，其模型层次如下：

LLDP七层模型中的位置

LLDP工作原理非常简单,通过周期性广播自己的设备和链路信息，让邻居和网管了解本设备的信息，具体如下：

LLDP（Link Layer Discovery Protocol，链路层发现协议）是802.1ab中定义的链路层协议，它将本地设备的信息组织成TLV（Type/Length/Value，类型/长度/值）封装在LLDPDU（Link Layer Discovery Protocol Data Unit，链路层发现协议数据单元）中发送给直连的邻居，同时也把从邻居接收的LLDPDU 以标准MIB（Management Information Base，管理信息库）的形式保存起来。通过LLDP，设备可以保存和管理自己以及直连邻居设备的信息，供网络管理系统查询和判断链路的通信状况。LLDP不会配置也不会控制网络元素或流量，它只是报告第二层的配置。802.1ab中的另一个内容是使网络管理软件利用LLDP所提供的信息去发现某些第二层的矛盾之处。

协议工作细节1-协议报文的收发

LLDP 的接口有以下四种工作模式：

• TxRx：既发送也接收LLDPDU
• Tx：只发送不接收LLDPDU
• Rx：只接收不发送LLDPDU
• Disable：既不发送也不接收LLDPDU

LLDP报文的发送：

1. 周期发送：当端口工作在TxRx 或Tx 模式时，将按照指定的时间间隔周期性的向邻居设备发送LLDPDU。

2. 轮询变更：当本地配置发生变化时，为了将本地信息的变更情况尽快通知邻居设备，需要在该端口开启轮询功能并配置轮询周期，当轮询时间到时，将立即发送LLDPDU。如果没有开启轮询功能，则本地配置变化不会立即发送LLDPDU，直到按发送周期发送下一个LLDPDU。为了防止本地信息频繁变化引起大量发送LLDPDU，每发送一个LLDPDU 都需要延迟等待一段时间，才能继续发送下一个LLDPDU。
3. 快速发送：当本端设备的LLDP相关的某些配置（如：holdtime，选择发布的TLV种类）发生变化，或者开启轮询功能后轮询机制检查到本端系统LLDP关心配置信息变化时，为了让其它设备尽快发现本设备的变化，将启用快速发送机制，即立即连续发送指定数量（3个）的LLDPDU 后再恢复为正常的发送周期。
4. 正常关闭：当设备全局关闭LLDP或者启用LLDP的端口执行shutdown、加入汇聚组、关闭LLDP使能操作，以及执行系统reload时，为了让邻居知道本端设备关闭LLDP的状况，需要连续发送3个TTL等于零的LLDPDU。

LLDP报文的接收：

1. 学习邻居信息：当端口工作在TxRx 或Rx 模式时，将对收到的LLDPDU 及其携带的TLV 进行有效性检查。通过有效性检查后，将邻居信息保存到本地设备

2. 老化过时信息：并根据LLDPDU 携带的TTL（Time To Live，老化时间）值设置邻居信息在本地设备的老化时间，如果接收到的LLDPDU 中的TTL 值等于零，将立刻老化掉该邻居信息。 可通过配置holdtime值来设置本地信息在邻居设备上的老化时间，默认值为120秒。Holdtime的取值范围最大为65535秒。

协议工作细节2-协议报文的内容

LLDP报文格式有两种：Ethernet II和SNAP（Subnetwork Access Protocol，子网访问协议）。

SNAP报文格式

EthernetII报文格式

其实两种报文格式相差无几：

• Destination MAC address：目的 MAC 地址，为固定的组播 MAC 地址 0x0180-C200-000E。
• Source MAC address：源 MAC 地址，为端口 MAC 地址或设备桥 MAC 地址（如果有端口地址则使用端口 MAC 地址，否则使用设备桥 MAC 地址）。
• Type： 0x88CC（EthernetII） or 0xAAAA-0300-0000-88CC(SNAP)。

• LLDPDU:LLDP数据，是一组TLV，每个 TLV 都代表一个信息，这些TLV包括：

  
  
  

  基本TLV

802.1 TLV

802.3TLV

LLDP-MED TLV为VoIP业务提供支持

如何利用LLDP发现网络拓扑

网络拓扑的发现是一个经典的图的遍历问题，具体的过程如下：

1. 网络拓扑发现从一个种子节点开始，通过读取该节点的LLDP信息，获得他是所有邻居节点，并把它加入等待扫描节点队列

2. 然后从该等待扫描队列中取出一个节点，获取它的所有邻居节点，并将新发现的节点加入等待扫描队列。
3. 重复该过程，直到所有节点都被发现。最终形成了整个网络的拓扑。

参考：
LLDP技术 - H3C
LLDP技术白皮书 - 华为 Huawei LLDP技术白皮书