BFD技术原理与应用

最新推荐文章于 2025-04-22 15:09:34 发布

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分类专栏： BFD 文章标签：网络

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BFD技术产生的背景

在一些特殊的网络中，设备之间是通过运营商专线互联的，而R1和R2之间可能通过不同的路由协议或者静态路由来实现互联互通，其中运营商A为主线，运营商B为备线。运营商A专线的故障将导致各种问题：

 静态路由：运营商A专线异常，但是R1和R2相关的接口状态均为UP，静态路由不会失效，那么数据就不会切换到备线，此时业务一直处于中断的状态；

 OSPF协议：运营商A专线异常，OSPF邻居失效需要40秒（链路类型为P2P）时间，在40秒内业务一直处于中断的状态

 BGP协议：运营商A专线异常，BGP邻居失效需要180秒（BGP的hold time）时间，在180秒内业务一直处于中断的状态

 BFD技术有这样的机制，能够检测到中间链路异常，并使得数据可以快速切换

BFD技术原理

BFD工作机制

BFD提供的检测机制与所应用的接口介质、封装格式、上层协议（如 OSPF、BGP、静态路由）等无关
BFD在两台路由器之间建立会话，通过快速发送检测故障消息给正在运行的路由协议，以触发路由协议重新计算路由表，大大减少整个网络的收敛时间。
BFD 本身没有发现邻居的能力，需要上层协议通知与哪个邻居建立会话。以上层协议是OSPF为例：

第 1 步:OSPF发现邻居后并与邻居建立连接

第 2 步:OSPF通知 BFD 与该邻居建立会话

第 3 步:BFD与该邻居建立起会话

BFD会话建立过程

BFD会话建立有两种模式，分别是主动模式和被动模式

---主动模式：不管是否收到对端发来的建立BFD会话的控制报文，都会主动发送建立BFD会话控制报文，（锐捷目前仅支持主动模式）

---被动模式:不会主动发送BFD控制报文，直到对端发来BFD控制报文

·建立过程如下：

---1. Router1和Router2的BFD与上层应用联动之后，分别发送状态为Down的BFD控制报文；

---2. Router2收到对端状态为Down的BFD控制报文后，本地会话功能由Down迁移到Init,随后发送的BFD控制报文中将Sta字段填为2，表明会话状态为Init .Router1的状态变化同Router2；

---3. Router1收到对端状态为Init的BFD控制报文后，本地会话状态由Init迁移到UP，随后发送的BFD控制报文将Sta字段填为3表明会话状态为UP。Router2的BFD状态变化同Router1；

---4. BFD双方状态都为UP，会话成功建立并开始检测链路状态

BFD会话状态机

三种基本状态：Down、 Init、 Up

---BFD会话在处于Down状态时，收到状态为Init的报文，状态切换成UP.收到状态为Down的报文，状态就会切换成Init,收到其余的报文，则保持不变；

---BFD会话在处于Init状态的时候收到的状态为Init或者UP的报文，状态切换成UP。收到的状态为Admin的报文，状态就会切换成Down，收到其余的保文，则状态不变；

---BFD会话在处于Up状态的时候收到的状态为Admin或者Down的报文，状态就会切换成Down，收到其余的报文，则状态不变

BFD故障检测

第 1 步：Router1 与 Switch 之间的链路通信发生故障；

第 2 步：Router1 和 Router2 之间的 BFD会话检测到故障；

第 3 步：BFD 通知本地运行的 OSPF 到邻居的转发路径发生故障；

第 4 步：OSPF 进行邻居 Down 过程的处理，如果存在备份转发路径，那么数据将通过备份路径进行转发

BFD检测模式

·目前BFD包含如下几种检测模式：

---异步模式：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；（锐捷目前仅支持异步模式）

---查询模式：在查询模式下，假定每个系统都有一个独立的方法用来确认它连接到其他系统. 一旦BFD会话建立起来以后，系统就会停止BFD控制报文

·BFD回声（Echo）功能：本地系统周期性的发送BFD回声报文，远端系统通过它的转发通道将它们环回回来。采用回声报文的检测功能，不需要远端系统的控制面参与，减少了延迟，相对于发送控制报文可以更快的检测到故障；

·回声功能和异步以及查询模式配合使用：

---异步模式：在异步模式下启用回声功能，由于检测工作由回声功能完成，因此可以减少控制报文

的发送（锐捷只支持回声与异步模式）

---查询模式：如果在查询模式下启用回声功能，在会话建立后可以完全取消发送控制报文

（注意：锐捷不支持BFD认证）

BFD报文的两种不同类型

BFD报文有两种类型，分别是控制报文和回声报文：

回声报文：只有 BFD会话的本端关心，而远端并不关心，因此协议对BFD回声报文的格式没有规定；
控制报文：协议只规定了控制报文的格式，目前控制报文格式有两个版本(版本 0 和版本 1)，BFD 会话建立缺省采用版本 1，版本1的格式如下图所示：

BFD配置和状态查看

BFD和静态路由联动

R1和R2通过两条运营商专线互联，接口和IP地址信息见下图，有如下需求：

R1和R2之间运营商A为主线，运营商B为备线
R1和R2之后的局域网段互联互通，通过静态路由实现；
运营商A专线异常后，数据可以切换到备线

R1(config)#ip route 10.1.2.0 255.255.255.0 GigabitEthernet 0/1 192.168.1.2

R1(config)#ip route 10.1.2.0 255.255.255.0 GigabitEthernet 0/0 192.168.2.2 10

R1(config)#interface range G 0/0-1

R1(config-if-range)#bfd interval 100 min_rx 100 multiplier 3 -- 接口启动BFD，

100/100/3分别为发送和接收间隔， 100ms，3次超时

R1(config-if-range)#no bfd echo -- 关闭BFD回声模式，默认开启

R1(config)#ip route static bfd GigabitEthernet 0/0 192.168.2.2

R1(config)#ip route static bfd GigabitEthernet 0/1 192.168.1.2

BFD和动态路由联动

思路：1.动态路由协议常规配置

2.接口启动BFD，并配置BFD检测参数

3.BFD和动态路由协议联动（RIP、OSPF、BGP和BFD联动方式有所区别）

R1（config）#interface range g0/0

R1（config-if-g0/0）#bfd interval 100 min-rx 100 multiplier 3 --接口启动BFD，100/100/3分别为发送和接收间隔，100ms, 3次超时

R1（config-if-g0/0）#no bfd echo ---关闭BFD回声模式，默认开启

R1（config-if-g0/0）#ip ospf bfd ---BGP和OSPF联动

R1（config-if-g0/0）#ip rip bfd ---BGP和RIP联动

R1（config）#router bgp 1000

R1（config-router）#neighbor 1.1.1.1 fall-over bfd ---BGP关联BFD，1.1.1.1为BGP邻居

BFD状态查看

Ruijie#show bfd neighber ---查看BFD邻居状态

OurAddr：本端接口地址
NeighAddr：对端接口地址
LD/RD：会话本地和远端标识（Local Diag和Remote Diag）
RH/RS：会话对端的当前状态
Holdown(mult)：会话本地未接收到hello报文的时间即会话超时检测次数
State：会话本地的当前状态
Int：会话所在的接口号