HCIP——BFD

BFD原理与应用

BFD（Budurectional Forwarding Detection）双向转发检测

BFD是一种双向转发检测机制，它是介质无关和协议无关的快速故障检测机制，可以提供毫秒级的检测，可以实现链路的快速检测，BFD通过与上层路由协议联动，可以实现路由的快速收敛，确保业务的永续性。

BFD 主要是用来实现毫秒级的切换。从而降低业务的故障率。而BFD不是单独启用的，通常是和ospf vrrp等这些路由协议和热备份协议一起使用的。比如ospf默认情况下，你要等待40秒才能知道邻居down了，但是bfd和OSPF一起使用在毫秒内就能发现邻居down了这样的话路由切换肯定要快很多。

现有的故障检测方法主要包括以下几种

硬件检测：
例如：通过SDH（SynchronousDigitalHierarchy，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。

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。

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。

BFD检测方式

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。
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。
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。）

BFD的检测机制：
BFD的检测机制是两个系统建立BFD会话，并沿它们之间的路径周期性发送BFD控制报文，如果一方在既定的时间内没有收到BFD控制报文，则认为路径上发生了故障，BFD控制报文是UDP报文，端口号3784。
BFD提供异步检测模式。在这种模式下，系统之间相互周期性地发送BFD控制报文，如果某个系统连续3个报文都没有接收到，就认为此BFD会话的状态是Down。

BFD状态机，有 3 种 ：Down ，Init ，UP
初始状态为 Down, 收到状态为Down的BFD报文后，状态切换至Init, 相互收到 Init之后，变为 UP

⦁ 随着网络应用的广泛部署，网络发生故障极大可能导致业务异常。为了减小链路、设备故障对业务的影响，提高网络的可靠性，网络设备需要尽快检测到与相邻设备间的通信故障，以便及时采取措施，保证业务正常进行。
⦁ BFD（Bidirectional Forwarding Detection，双向转发检测）提供了一个通用的、标准化的、介质无关和协议无关的快速故障检测机制，用于快速检测、监控网络中链路或者IP路由的转发连通状态。
⦁ 本章节主要介绍BFD工作原理以及常见的应用场景。

⦁ 由于同一个数据路径上只建立一个BFD会话，如果不同的应用使用的BFD参数不一致，则应该配置一个能满足所有应用要求的BFD参数。

BFD报文结构

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⦁ Ver：BFD协议版本号，目前为1。
⦁ Diag：诊断字，标明本地BFD系统最近一次会话状态发生变化的原因。
⦁ P：参数发生改变时，发送方在BFD报文中置该标志，接收方必须立即响应该报文。
⦁ F：响应P标志置位的回应报文中必须将F标志置位。
⦁ C：转发/控制分离标志，一旦置位，控制平面的变化不影响BFD检测。
⦁ A：认证标识，置1代表会话需要进行验证。
⦁ D：查询请求，置位代表发送方期望采用查询模式对链路进行监测。
⦁ M：为BFD将来支持点对多点扩展而设的预留位。
⦁ Length：报文长度，单位为字节。

BFD会话建立

⦁ 动态建立BFD会话时，系统对本地标识符和远端标识符的处理方式如下：
⦁ 动态分配本地标识符，当应用程序触发动态创建BFD会话时，系统分配属于动态会话标识符区域的值作为BFD会话的本地标识符。然后向对端发送Remote Discriminator的值为0的BFD控制报文，进行会话协商。
⦁ 自学习远端标识符，当BFD会话的一端收到Remote Discriminator的值为0的BFD控制报文时，判断该报文是否与本地BFD会话匹配，如果匹配，则学习接收到的BFD报文中Local Discriminator的值，获取远端标识符。

BFD的会话状态

⦁ BFD会话过程中包含有三个状态：init和up两个用来建立会话，down用来断开会话。建立和断开会话都需要三次握手确保两端系统都感知到。另外还有一个特殊状态：管理down，使会话可以通过管理手段down，在状态机中管理down也是down状态。每个系统通过报文中的sta域发送本端状态，接收报文中的sta域了解对端状态，综合起来决定状态机的跳转。
⦁ Down状态说明会话down。一个会话会维持在down状态直到收到对端的报文并且该报文的sta字段标志着对端状态不是up。如果收到的是down包，状态机将从down状态跳转到init状态，如果收到的是init包，状态机将从down状态跳转到up状态，如果收到的是up包，状态机维持down状态。
⦁ Init状态说明与远端正在通信，并且本地会话期望进入up状态，但是远端还没回应。一个init状态的会话会维持init状态直到收到对端的init包或者up包，就会跳转到up状态，否则等到检测时间超时以后，便会跳转到down状态，意味着与远端的通信丢失。
⦁ Up状态说明BFD会话成功建立，并且正在确认链路的联通性，会话会一直保持在up状态直到链路故障或者管理down操作。如果收到远端的down包或者检测时间超时会话就会从up状态跳转到down状态。
⦁ 管理down意味着会话是被管理操作down的，这会导致远端系统会话进入down状态，并且一直保持down状态直到本端退出管理down。管理down并不意味着转发路径的连通性问题。

BFD的检测模式

⦁ 异步模式和查询模式的本质区别：检测的位置不同，异步模式下本端按一定的发送周期发送BFD控制报文，检测位置为远端，远端检测本端是否周期性发送BFD控制报文；查询模式下本端检测自身发送的BFD控制报文是否得到了回应。

BFD的检测时间

⦁ BFD缺省时间参数
⦁ BFD报文发送间隔默认1000毫秒，接受间隔默认1000毫秒，本地检测倍数3次。
⦁ BFD会话等待恢复时间0秒，会话延迟Up时间0秒。
⦁ 检测超时倍数，用于检测方计算检测超时时间。
⦁ 查询模式：采用本地检测倍数。
⦁ 异步模式：采用对端检测倍数。

⦁ 监测模块负责对链路状态、网络性能等进行监测，并将探测结果通知给Track模块 。
⦁ Track模块收到监测模块的探测结果后，及时改变Track项的状态，并通知应用模块。
⦁ 应用模块根据Track项的状态，进行相应的处理，从而实现联动。

⦁ 配置编辑完成后，用户可以执行commit提交配置，使新的配置数据在当前的系统运行配置中生效。

BFD的基础命令

⦁ 配置编辑完成后，用户可以执行commit提交配置，使新的配置数据在当前的系统运行配置中生效。