BFD技术介绍

一、简介

　　为了减小设备故障对业务的影响、提高网络的可用性，设备需要能够尽快检测到与相邻设备间的通信故障，以便能够及时采取措施，从而保证业务继续进行。

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（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。

　　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（Bidirectional Forwarding Detection，双向转发检测）就是为了解决上述检测机制的不足而产生的，它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，保证邻居之间能够快速检测到通信故障，从而快速建立起备用通道恢复通信。

二、工作机制

　　BFD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。

BFD在两台路由器或路由交换机上建立会话，用来监测两台路由器间的双向转发路径，为上层协议服务。BFD本身并没有发现机制，而是靠被服务的上层协议通知其该与谁建立会话，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。

　　1、工作流程

                     图1 BFD会话建立流程图（以OSPF为例）

　　BFD会话建立过程：

　　　　(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BFD；

　　　　(3)   BFD根据收到的参数进行计算并建立邻居。

　　当网络出现故障时：

　　　　(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。

三、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。）

四、BFD会话工作方式

 　　控制报文方式：链路两端会话通过控制报文交互监测链路状态。

        Echo报文方式：链路某一端通过发送Echo报文由另一端转发回来，实现对链路的双向监测。

五、运行模式

　　BFD会话建立前模式：主动模式和被动模式。

              主动模式：在建立对话前不管是否收到对端发来的BFD控制报文，都会主动发送BFD控制报文；

              被动模式：在建立对话前不会主动发送BFD控制报文，直到收到对端发送来的控制报文；

　　在会话初始化过程中，通信双方至少要有一个运行在主动模式才能成功建立起会话。

　　BFD会话建立后模式：异步模式和查询模式。

              异步模式：以异步模式运行的路由器周期性地发送BFD控制报文，如果在检测时间内没有收到BFD控制报文则将会话down。

              查询模式：假定每个系统都有一个独立的方法，确认自己连接到其他系统。这样，只要有一个BFD会话建立，系统停止发送BFD控制报文，除非某个系统需要显式地验证连接性。

六、BFD支持的应用

 　　OSPF与BFD联动

        OSPFv3与BFD联动

        IS-IS与BFD联动

        IPv6 IS-IS与BFD联动

        RIP与BFD联动

        静态路由与BFD联动

         BGP与BFD联动

         IPv6 BGP与BFD联动

         MPLS与BFD联动

         Track与BFD联动

          IP快速重路由

七、OSPF与BFD联动配置举例

　　某公司通过一台二层交换机作为中继将两个相距较远的部门连接。Device A、Device B、Device C上运行OSPF，建立OSPF邻居关系，保证网络层相互可达。

已知Device A和Device C都支持BFD功能，要求使用OSPF与BFD联动技术，采用BFD控制报文方式实现当Device A或Device C与二层交换机之间的链路出现故障（如链路down）时，BFD能够快速感知并通告OSPF协议。

　　现要求通过在Device A和Device C上配置OSPF与BFD联动功能，实现：

　　　　监测通过L2 Switch通信的链路；

　　　　当链路出现故障时设备能够快速感知并通告OSPF协议，快速切换到Device B链路进行通信。

BFD技术介绍

原文：https://www.cnblogs.com/aqicheng/p/13037992.html