BFD基本原理

BFD基本原理

BFD（双向转发检测）用于检测转发引擎之间的通信故障。具体来说，BFD对系统间的、同一路径上的一种数据协议的连通性进行检测，这条路径可以是物理链路或逻辑链路，包括隧道。可以把BFD看作是系统提供的一种服务：

• 上层应用向BFD提供检测地址、检测时间等参数。
• BFD根据这些信息创建、删除或修改BFD会话，并把会话状态通告给上层应用。

下面从BFD检测机制、检测的链路类型、会话建立方式以及会话管理来介绍BFD的基本原理。

BFD检测机制

BFD的检测机制是在两个系统之间建立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（包括BFD协商报文和BFD检测报文）封装在UDP报文中传送。会话开始阶段，双方系统通过控制报文中携带的参数（会话标识符、期望的收发报文最小时间间隔、本端BFD会话状态等）进行协商。协商成功后，双方以协商的报文收发时间在彼此之间的路径上定时发送BFD控制报文。

当BFD叠加到不同业务上时，BFD协商报文发送路径跟随业务指定的路径进行转发，BFD检测报文发送路径跟随业务的转发路径进行转发。

BFD提供的主要检测模式为异步模式。在这种模式下，系统之间相互周期性地发送BFD控制报文，如果某个系统连续几个报文都没有接收到，就认为此BFD会话的状态是Down。

这种模式的一个辅助功能是Echo功能。当Echo功能激活时，一个BFD控制报文按照如下方式发送：本地发送一个BFD控制报文，远端系统通过它的转发通道将它们环回回来。如果连续几个Echo报文都没有接收到，会话状态就被宣布为Down。

BFD检测的链路类型

表1 BFD检测的链路类型

BFD会话建立方式

BFD会话的建立有两种方式，即静态建立BFD会话和动态建立BFD会话。BFD通过控制报文中的My Discriminator和Your Discriminator区分不同的会话。静态和动态创建BFD会话的主要区别在于My Discriminator和Your Discriminator的配置方式不同。

表2 BFD会话建立方式

BFD会话管理

BFD会话有四种状态：Down、Init、Up和AdminDown。

• Down：会话处于Down状态或刚刚创建。
• Init：已经能够与对端系统通信，本端希望使会话进入Up状态。
• Up：会话已经建立成功。
• AdminDown：会话处于管理性Down状态。

会话状态变化通过BFD报文的State字段传递，系统根据自己本地的会话状态和接收到的对端BFD报文驱动状态改变。BFD状态机的建立和拆除都采用三次握手机制，以确保两端系统都能知道状态的变化。以BFD会话建立为例，简单介绍状态机的迁移过程。

图1 BFD会话连接建立

1. DeviceA和DeviceB各自启动BFD状态机，初始状态为Down，发送状态为Down的BFD报文。对于静态配置BFD会话，报文中的Your Discriminator的值是用户指定的；对于动态创建BFD会话，Your Discriminator的值是0。
2. DeviceB收到状态为Down的BFD报文且已学习到Your Discriminator的值时，状态会切换至Init，并发送状态为Init的BFD报文。DeviceB本地BFD状态为Init后，不再处理接收到的状态为Down的报文。
3. DeviceA的BFD状态变化同DeviceB，DeviceA收到状态为Down的BFD报文且已学习到Your Discriminator的值时，会向DeviceB发送状态为Init的报文。
4. DeviceB收到状态为Init的BFD报文后，本地状态切换至Up。
5. DeviceA的BFD状态变化同DeviceB。

BFD协议报文

BFD协议报文的格式如图2所示。

图2 BFD协议报文的格式

本文原文来自华为官网