软交换数据基础培训材料10-BFD协议原理
软交换数据基础培训材料9-VRRP基本原理V1.1
IP:10.1.1.2 VRID：6 PRI：100 VIP：10.1.1.254 VMAC:00005E000106
VRRP (组播)
IP:10.1.1.1 VRID：6 PRI： 100 VIP：10.1.1.254
VRRP（组播）
源IP 目的IP master 10.1.1.1 224.0.0.18 10.1.1.2
VRRP的工作过程（4） 的工作过程（ ） 的工作过程 ——数据报文的转发 数据报文的转发
R1 IP：10.1.1.1 VIP：10.1.1.254 backup
目的MAC 00005E000106 目的MAC 00005E000106
R2 IP：10.1.1.2 VIP：10.1.1.254 Master VMAC：00005e000106
目的MAC 00005E000106
G:10.1.1.254 00005e0006
VRRP的工作过程（5） 的工作过程（ ） 的工作过程 ——网络的故障 网络的故障
R1 IP：10.1.1.1 Mac：MAC1 VIP：10.1.1.254 backup
收到报文查找路由 表，发给下一跳R1
目的MAC MAC1
内容回顾
VRRP的概念和作用：给我们提供了一种自动备份的机制 VRRP虚拟路由器由一组路由器组成，在该组路由器中，一个为 master，其余的为backup VRRP路由器组中master路由器的竞选原则 Mater路由器在发生故障之后，将由backup路由器自动接替其工作
思考题
虚拟路由器的IP地址应该和VRRP路由器组中的某个路由器IP地址相同吗？ IP address owner（IP 地址拥有者）和master router（主用路由器）是同 一个路由器吗？二者什么时候是同一个路由器，什么时候不是一个路由器？ 当IP拥有者（ip address owner） down掉之后，将会由哪个备用路由器 （backup router）来接替其主用路由器（master router）的工作？如果 这时，该主用路由器（master router）又down掉了，那么新的主用路由 master router down 器（master router master router）又该由谁担任？如果这时IP拥有者（ip address IP ip owner） 重新UP起来，它会夺回主用路由器（master router）到身份吗？ 如果UP起来的并不是IP拥有者（ip address owner），则会夺回主用路由 器（master router）的身份吗？
软交换数据基础培训材料3-ZXR10G系列设备介
8
ZXR10万兆MPLS路由交换机丰富的接 口模块(部分)
部分单板面板示意图：
具备10GE接口，满足高速端口组网需求。 具备高密度FE和GE接口，满足更多用户、主机的接入需求 光电接口混合，提高性价比，满足复杂情况下组网需求
丰富的协议支 OSPF、IS-IS、BGP4、QOS、组播协议、MPLS及三层MPLS
持
VPN、VPWS、VPLS
产品尺寸 442（宽）×577（高）×450（深）
5
ZXR10 T64G 万兆MPLS路由交换机
背板带宽
背板容量：900Gbps ，交换容量：480Gbps 包转发速率：357Mpps
6个插槽（主控不冗余时可插5个业务单板） ，可配置：
支持MPLS、IPV6
1×OC-192 POS
1/2×10G以太网接口WAN/LAN
端口
4×OC48 POS端口 8×1000BASE-FX+4×OC-12 POS 8×1000BASE-FX+4×OC-3 POS
24/48×1000BASE-FX，SFP接口
多层交换机，支持10G接口
3
ZXR10 以太网交换机系列产品
L3 L3L2
4
ZXR10 T160G 万兆MPLS路由交换机
背板带宽
背板容量：1.44Tbps ，交换容量：768Gbps 包转发速率：571Mpps
支持MPLS、IPV6
端口
10个插槽（冗余配置；可插8个业务单板） ，可配置： 1×OC-192 POS 1/2×10G以太网接口WAN/LAN 4×OC48 POS端口 8×1000BASE-FX+4×OC-12 POS 8×1000BASE-FX+4×OC-3 POS
BFD分析与故障定位-许吉东
可选
9
BFD控制报文各字段含义
Vers ：BFD协议版本号，目前版本号为1；
Diag ：诊断码，表明发送方最近一次会话Down的原因；Values are: 0 -- No Diagnostic 1 -- Control Detection Time Expired 2 -- Echo Function Failed 3 -- Neighbor Signaled Session Down 4 -- Forwarding Plane Reset 5 -- Path Down 6 -- Concatenated Path Down 7 -- Administratively Down 8 -- Reverse Concatenated Path Down 9-31 -- Reserved for future use Sta ：发送方BFD会话当前状态，取值为：0代表AdminDown，1代表 Down，2代表Init，3代表Up； P ： Poll会话参数变化时置位；设置为1，表示发送系统请求进行连接确 认，或者发送请求参数改变的确认；设置为0，表示发送系统不请求确认。
state (Local) Point of changing state (Local) Point of changing state (in sending packet)
A端收到B端发来的My Discriminator为200、Your Discriminator为0的 包。FPGA收到这种报文后，解析报文，将报文中的Vlan、Sip、Dip、My Discriminator存放于FIFO中。A端从FIFO中读取解析出来的信息，根据 Dip查找A端已建立的bfd会话的Sip。若存在bfd会话的Sip与FIFO中读出的 Dip相等，则FIFO中的My Discriminator即为A端该会话的Your Discriminator。
BFD协议原理与配置华为数通HCIP
BFD协议原理与配置华为数通HCIP故障检测的方法：1.硬件检测：通过SDH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2.慢Hello机制：通常指路由协议的Hello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3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3.其他检测机制：不同的协议或设备制造商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（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，一种全网统一、检测迅速、监控网络中链路或者IP路由的双向转发连通状况，并为上层应用提供服务的技术作用：用于快速检测、监控网络中链路或者IP路由的转发连通状况优点：对相邻转发引擎之间的通道提供轻负荷、快速故障检测。
这些故障包括接口、数据链路，甚至有可能是转发引擎本身用单一的机制对任何介质、任何协议层进行实时检测可以实现快速检测并监控网络中链路或IP路由的转发连通状态，改善网络性能相邻系统之间通过快速检测发现通信故障，可以更快地帮助用户建立起备份通道以便恢复通信，保证网络可靠性工作原理：BFD会话建立后周期性地快速发送BFD报文，若在检测时间内没有收到对端BFD报文则认为该双向转发路径发生了故障，通知被服务的相关层应用进行相应的处理本身并没有邻居发现机制，而是靠被服务的上层应用通知其邻居信息以建立会话不管是物理接口状态、二层链路状态、网络层地址可达性、还是传输层连接状态、应用层协议运行状态，都可以被BFD感知到BFD会话建立方式和检测机制：BFD的标识符：定义：BFD建立会话存在标识符的概念，类似于OSPF建立邻居需要一个路由器的Router ID分类：1.本地标识符：用于表示本端设备2.远端标识符：用于表示对端设备BFD建立会话方式：1.静态建立：通过命令行手工配置BFD会话参数，包括配置本地标识符和远端标识符等，然后手工下发BFD会话建立请求2.动态建立：由应用程序触发创建BFD会话当应用程序动态触发创建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，若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 多跳BFD控制报文的目的端口号是4784BFD提供异步检测模式：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DownBFD会话建立过程：1.RTA和RTB各自启动BFD状态机，初始状态为Down，发送状态为Down的BFD报文静态配置BFD会话，报文中的Remote Discriminator的值是用户指定的动态创建BFD会话，Remote Discriminator的值是02.RTA/RTB收到状态为Down的BFD报文后，状态切换至Init，并发送状态为Init的BFD报文RTA/RTB本地BFD状态为Init后，不再处理接收到的状态为Down的报文RTA/RTB收到状态为Init的BFD报文后，本地状态切换至Up3.邻居会话建立成功后，RTA和RTB周期性的向对方发送状态为Up的控制报文BFD工作流程：以OSPF为例OSPF的BFD检测故障发现处理流程：OSPF通过自己的Hello机制发现邻居并建立连接OSPF在建立了邻居关系后，将邻居信息（包括目的地址和源地址等）通告给BFDBFD根据收到的邻居信息建立会话被检测链路出现故障BFD快速发送BFD探测报文检测到链路故障，如果在规定时间内无响应，BFD会话状态变为DownBFD通知本地OSPF进程BFD邻居不可达本地OSPF进程中断OSPF邻居关系联动功能：由监测模块、Track和应用模块三部分组成监测模块：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，从而实现联动单臂回声：指通过BFD报文的环回操作检测转发链路的连通性两台直接相连的设备中一台支持BFD功能，另一台不支持BFD功能，只支持基本的网络层转发：为了能够快速的检测这两台设备之间的故障，可以在支持BFD功能的设备RTA上创建单臂回声功能的BFD 会话：RTA主动发起回声请求功能，不支持BFD功能的设备RTB接收到该报文后直接将其环回，从而实现转发链路的连通性检测功能实现原理：支持BFD功能的路由器在出接口发送目的地址和源地址都是自己的BFD探测报文，不支持BFD 功能的路由器收到探测报文就直接回发给支持BFD功能的路由器配置：配置RTA和RTD的OSPF协议，建立OSPF邻居关系全局下启用BFD功能在RTA和RTB的OSPF进程相应的区域下，启用BFD检测功能与VRRP联动原理：VRRP只能感知VRRP备份组之间的故障，而配置VRRP监视上行接口仅能感知Master设备上行接口或直连链路的故障，当Master设备上行非直连链路故障时，VRRP无法感知。
BFD技术原理及其应用
BFD技术原理及其应用一、BFD简介1.BFD（Bidirectional Forwarding Detection，双向转发检测）是一套全网统一的检测机制，用于快速检测、监控网络中链路或者IP 路由的转发连通状况2.为了提升现有网络性能，邻居之间必须能快速检测到通信故障，从而更快的建立起备用通道恢复通信二、常用的故障检测方法1.硬件检测：例如通过SDH（Synchronous Digital Hierarchy，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2.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3.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三、BFD的工作机制1.概述：①BFD 提供了一个通用的、标准化的、介质无关、协议无关的快速故障检测机制，可以为各上层协议如路由协议、MPLS 等统一地快速检测两台路由器间双向转发路径的故障②BFD 在两台路由器上建立会话，用来监测两台路由器间的双向转发路径，为上层协议服务③BFD本身并没有发现机制，而是靠被服务的上层协议通知其与谁建立会话，会话建立后如果在检测时间内没有收到对端的BFD 控制报文则认为发生故障，通知被服务的上层协议，上层协议进行相应的处理2.BFD的工作流程①流程图②BFD的建立过程1> 上层协议通过自己的Hello 机制发现邻居并建立连接2> 上层协议在建立了新的邻居关系时，将邻居的参数及检测参数都（包括目的地址和源地址等）通告给BFD3> BFD根据收到的参数进行计算并建立邻居③故障出现时的处理方式1> BFD 检测到链路/网络故障2> 拆除BFD 邻居会话3> BFD 通知本地上层协议进程BFD 邻居不可达4> 本地上层协议中止上层协议邻居关系5> 如果网络中存在备用路径，路由器将选择备用路径注：BFD草案中没有规定检测的时间精度，目前支持BFD的设备大多数提供的是毫秒级检测3.BFD的检测方式①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②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③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。
Juniper BFD基础知识
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Desired Min TX Interval |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Required Min RX Interval |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Required Min Echo RX Interval |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
软交换和3G基础培训资料
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软交换基础
深圳长途软交换网网络组织
长途软交换网介绍
GZSSA3
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SZTMG/SG2 4 SZTMG/SG2、4
MSC
GMSC MTM
1. 广州一对软交换互为备份，作为控制层 2. SZTMG/SG通过IP承载层相连
3G基础 3G基础
3G发展概述 第一代 80年代 模拟
目前已实现全省二级结构
软交换基础
长途软交换话务原则
广州TMG/SG与广州所有MSC、GMSC根据话务量情况开设直达中继； 广州TMSC2-3/4与广州TMSC2-1/2之间的连接用于迂回粤中北汇接区部分老局向 的省际或省内话务； 清远、韶关MSC、GMSC与广州TMS/SG之间的连接，采用经广州TMSC2-1/2转接的 方式； 佛山江门1对TMG/SG与粤西北汇接区所有MSC、GMSC开设直达中继； 深圳2对TMG/SG与深圳所有MSC、GMSC开设直达中继； 东莞惠州1对TMG/SG与东莞、粤东北汇接区所有MSC、GMSC开设直达中继； 广州TMG/SG-1和TMG/SG-2分别与广州TMSC2-1、TMSC2-2设置了过桥中继电路。
PSTN ISDN
SS7
SCE SMS SCP
GPRS骨干网 骨干网/ 骨干网
SGSN UTRAN CG BG
Internet, Intranet GGSN
Other PLMN
3G基础 3G基础
3G的业务应用
语音业务和可视电话
3G基础 3G基础
3G的业务应用－后台类业务 的业务应用－
数据下载 图铃下载 E_mail收发 E_mail收发
BFD基本原理
Vers0 - ReDsieargved Sta P F C A D R Detec“t MMuylt D本is地cr系im统ina发tLo送er”nBgF，thD如控果制
1 - Simple Password 2 - Keyed MD5
My Discreaminator个本B地F不系D知本回报统道地声文间能这系报时隔够个统文想，支值能之要单持就够间采位的返支的用为接回持间的微收0的隔最秒两接，小收
BFD提供一个单一的机制，它能够用来对任何媒介、任何协议层进行实时 地检测，并且检测的时间与开销范围比较宽
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BFD检测原理
BFD（Bidirectional Forwarding Detection ）: 双向转发检测 BFD实施在系统的业务层上，使检测更专注于业务报文转发的连通性 BFD可以运行在任何数据协议的顶层，对不同层次的网络提供检测 BFD能够在系统之间的任何类型通道上进行故障检测
BFD 基本原理
培训内容
BFD协议诞生背景 BFD检测原理 BFD配置方法 BFD测试中常见问题分析
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BFD协议诞生背景
网络设备要求对相邻系统之间通信故障进行快速检测，在出现故障时可 以更快的建立起替代通道或倒换到其他链路。
一些硬件如SDH等可以提供这个功能，但是对于很多硬件或者软件无法提 供这个功能，比如以太网。
还有一些设备上无法实现路径检测，比如转发引擎或者接口等；对于端到 端的检测，在目前的网络一般采用慢Hello机制，尤其在路由协议中，在没 有硬件帮助下，检测时间会很长（例如：OSPF需要2秒的检测时间，ISIS需 要1秒的检测时间）。
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BFD协议诞生背景
BFD对转发引擎之间通道故障提供轻负荷、反应快速的检测。这些故障包 括接口，数据链路，D检测原理 给出本地系统最后一次会话down的原因。 Values are:
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之所以称为双向，是因为BFD协议通过三次握手机制， 能提供链路来回两个方向的连通性检测。 BFD可以快速检测到转发路径上的接口和链路故障、节 点的转发引擎故障等，并把故障通知上层协议，使上层 协议能够快速收敛。检测时间是毫秒级。 BFD可用于检测任何形式的路径，包括直接相连的物理 链路、虚电路、隧道、MPLS LSP乃至多跳的路由通道 。甚至对于单向链路（如MPLS TE隧道），只要有回 来的路径，都可以检测。
内容提要
• BFD协议概述 • BFD协议工作原理 • BFD协议应用场景
BFD工作原理
BFD是一个简单的“Hello”协议，在很多方面，它与 那些著名的路由协议的邻居检测部分相似。
一对系统在它们之间的所建立会话的通道上周期性的发 送检测报文，如果某个系统在足够长的时间内没有收到 对端的检测报文，则认为在这条到相邻系统的双向通道 的某个部分发生了故障。 在某些条件下，为了减少负荷，系统之间的发送和接收 速率需要协商。
1、OSPF邻居建立。
2、OSPF在发送HELLO时触发本端的BFD模块初始化BFD会话。
3、通过邻居间的BFD的三次握手建立BFD会话。
OSPF BFD故障检测
4 OSPF neighbors
OSPF 3
BFD BFD neighbors 2 BFD
OSPF 3
1
172.16.10.2 172.18.0.1 Router A
BFD会话初始化
BFD会话建立
BFD会话初始化
在BFD会话建立过程中的初始化阶段，会话两端的系 统可能是主动角色或被动角色（由应用决定，如 OSPF, ISIS等），但至少有一端为主动角色。
当两端都为主动角色时，两端的系统一开始都要向对端 发送Your Discriminator为0的BFD控制报文，直到两端 学到对端的Discriminator，然后开始建立会话。 一端主动、一端被动时，主动方首先发送报文，然后由 应用把对端的Discriminator携带回来给主动方。 直到 两端学到对端的Discriminator，然后开始建立会话。
BFD会话建立
在会话建立过程中一共有3个状态，两个用于建立会话（INIT和UP），另一个用 于检测会话down（DOWN）。会话建立和会话拆除过程都是三次握手的过程， 以确保两端系统都知晓会话状态的改变。
BFD会话建立
A
down
Packet Transmit
B
down
down=>init down=>init init =>up init =>up Point of changing state (in sending packet) Point of changing state (local)
HELLO报文的侦测时间一般都大于1秒，这个时间对于 一些特殊的应用来说太长了，无法侦测和发现在短时间 内发生的链路状态。 当路由协议不在运行状态的时候，HELLO报文机制也 没有被支持。
于是就产生了一种在双向路由引擎之间建立一条路径 的检测方法－BFD
BFD概述
BFD (Bi-directional Forwarding Detection) ，即双向 转发检测，为各种上层控制协议提供一种通用的低开 销快速故障检测服务。
BFD检测模式
异步模式（asynchronous mode）
系统之间相互周期性地发送BFD控制报文，如果某个系统在检测时 间内没有收到对端发来的BFD控制报文，就宣布会话为Down。
查询模Βιβλιοθήκη （demand mode）在需要显式验证连接性的情况下，系统发送一个短序列的BFD控制 包，如果在检测时间内没有收到返回的报文就宣布会话为Down， 如果收到对端的回应报文，协议继续保持沉默。
BFD协议原理
课程目标
• • • • 了解BFD报文类型 了解BFD会话建立过程 掌握BFD检测原理 了解BFD应用场景
内容提要
• BFD协议概述 • BFD协议工作原理 • BFD协议应用场景
BFD产生背景
当数据速率到吉比特时，故障感应时间长代表着大量 数据的丢失。相邻系统间快速侦测通讯失效的需求日 益增多，而且也显得越来越重要。 在没有硬件信号发送的情况下，以前的路由协议通常 采用发送HELLO报文的侦测机制。
A forwarding platform
MSG9000 XA 1 MSG9000 BJ
1
SY 1 NJ
1
MSG9000
MSG9000
SS10
CD 1 XA 2
SH 1
BJ 2
WH 1
SY 2
GZ 1 NJ 2
SS10
SS10
SS10
MSG9000
CD 2
MSG9000 SH 2 WH 2 GZ 2
辅助功能——回声功能（echo function）
本地发送一系列BFD回声报文，远端系统通过它的转发通道将它们 环回回来。如果本地系统连续几个回声报文都没有接收到，会话就 被宣布为Down。回声功能可以和上述两种检测模式一起使用。
BFD报文格式
Sta：BFD本地状态。 My Discreaminator：BFD会话连接本地标识符。BFD系统生成的、唯一且非0的标识符， 用于唯一的确定远端和本端之间的BFD会话。
Your Discreaminator：BFD会话连接远端标识符。从远端系统收到的BFD会话标识符，和 远端系统的“My Discreaminator”字段对应。初始化时为0。
BFD会话建立过程
BFD检测前，需要在通道两端建立对等会话，会话建 立以后以协商后的速率各自向对端发送BFD的控制报 文来实现故障检测。
会话建立过程是一个三次握手的过程，经过此过程后两端的会话变为Up状态
OSPF BFD会话建立
OSPF
2 BFD
1 OSPF neighbors
BFD neighbors 3
BFD
172.16.10.1 Router B 172.17.0.1
OSPF
2
172.16.10.2 172.18.0.1 Router A
思考题
BFD有哪2种协议报文？ BFD的工作原理是什么？
B forwarding platform
BFD可以为P节点提供快速检测相邻节点或链路故障的能力，在BFD检测到这种故障 时，触发FRR机制，完成切换工作，从而保证用户数据业务损失降低到最小。
应用于媒体网管和核心网的可靠连接
BFD协议完全可以融入媒体网关平台中，这时它用于保持网关与边缘路 由器间的连接。BFD能检测到介入以太网段或独立网段的故障，它在网 关与路由器间交替构建冗余路径，一旦检测到故障并得到确认，BFD便 可以在所有路由、传输及隧道系统中触发相应倒换机制，保证网络的可 靠。
172.16.10.1 Router B 172.17.0.1
1、链路出现故障。
2、BFD检测到故障，BFD邻居撤消。 3、BFD通知其支撑的应用模块连接断链。 4、BFD支撑的应用OSPF通知邻居断链。
内容提要
• BFD协议概述 • BFD协议工作原理 • BFD协议应用场景
应用于快速重路由