网络运维|连通性管理机制CFM

2020-04-25 19:50 作者：艾锑无限 浏览量：

大家好，我是一枚从事IT外包的网络运维工程师，今天和大家聊点网络可靠性的技术，这次咱们就聊一聊连通性管理机制CFM。

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 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。

2. 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。

3. 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。

4. 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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