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網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維|連通性管理機(jī)制CFM

2020-07-09 14:30 作者：艾銻無限瀏覽量：

網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維|連通性管理機(jī)制CFM

大家好，我是一枚從事IT外包的網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)維工程師，今天和大家分享的是網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備維護(hù)相關(guān)的內(nèi)容，今天就和大家聊一聊防火墻的NAT的應(yīng)用場(chǎng)景。簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)維，從防火墻學(xué)起,一步一步學(xué)成網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)維大神。
網(wǎng)絡(luò)維護(hù)是一種日常維護(hù)，包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理(如計(jì)算機(jī)，服務(wù)器)、操作系統(tǒng)維護(hù)(系統(tǒng)打補(bǔ)丁，系統(tǒng)升級(jí))、網(wǎng)絡(luò)安全(病毒防范)等。+
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CFM概述

CFM作為以太網(wǎng)的OAM，提供了鏈路連通性檢測(cè)功能。
以太網(wǎng)技術(shù)簡(jiǎn)單易用、價(jià)格低廉、且?guī)捒刹粩嗵岣撸瑹o論是作為一種業(yè)務(wù)還是作為一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其在企業(yè)網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)范圍內(nèi)都已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。但是傳統(tǒng)以太網(wǎng)可維護(hù)、可運(yùn)營(yíng)能力比較弱，隨著以太網(wǎng)推廣的范圍逐漸擴(kuò)大，對(duì)以太網(wǎng)OAM功能的需求也越來越強(qiáng)烈。
根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的分層/分級(jí)架構(gòu)，需要提供分層/分級(jí)的以太OAM功能。如圖1所示。
圖1 以太網(wǎng)OAM示意圖

802.3ah（Ethernet in the First Mile，簡(jiǎn)稱EFM）主要用于用戶接入部分的以太網(wǎng)物理層規(guī)范以及接入部分的以太網(wǎng)OAM，是鏈路級(jí)的OAM。針對(duì)兩臺(tái)直連設(shè)備之間的鏈路，提供鏈路連通性檢測(cè)功能、鏈路故障監(jiān)控功能、遠(yuǎn)端故障通知功能和遠(yuǎn)端環(huán)回功能。
802.1ag（Connectivity Fault Management，簡(jiǎn)稱CFM）定義了基于以太網(wǎng)承載網(wǎng)絡(luò)的連接檢測(cè)的OAM功能，包括CC/LB/LT，適用于大規(guī)模組網(wǎng)的端到端場(chǎng)景，是網(wǎng)絡(luò)級(jí)的OAM。
Y.1731是由ITU-T標(biāo)準(zhǔn)組織提出的OAM協(xié)議，它不僅包含IEEE802.1ag所規(guī)定的內(nèi)容，而且又增加了更多的OAM消息組合，包括AIS（Alarm Indication Signal），RDI（Remote Defect Indication），鎖信號(hào)LCK(Locked Signal)，測(cè)試信號(hào)，自動(dòng)保護(hù)切換APS（Automatic Protection Switching），維護(hù)通信渠道MCC（Maintenance Communication Channel），試驗(yàn)EXP（Experimental OAM），供應(yīng)商特定的VSP（Vendor Specific OAM）故障管理以及用于性能監(jiān)視的丟包管理LM（Loss Measurement）和延遲評(píng)估DM（Delay Measurement）等。

應(yīng)用場(chǎng)景

介紹CFM的應(yīng)用場(chǎng)景。
CFM基本功能包括連通性檢測(cè)（CC）、環(huán)回功能（LB）和鏈路跟蹤功能（LT）。

連通性檢測(cè)（CC）

連通性檢測(cè)功能用來檢測(cè)維護(hù)端點(diǎn)之間的連通狀態(tài)，由維護(hù)端點(diǎn)MEP周期性地發(fā)送CCM（Continuity Check Message）組播報(bào)文，相同維護(hù)聯(lián)盟的其他維護(hù)端點(diǎn)接收該報(bào)文。當(dāng)維護(hù)端點(diǎn)在3個(gè)超時(shí)周期內(nèi)未收到源端維護(hù)端點(diǎn)發(fā)送的CCM報(bào)文，則認(rèn)為鏈路有問題。
圖2 CCM檢測(cè)示意圖

具體的實(shí)現(xiàn)過程為：

CCM的產(chǎn)生

CCM由MEP產(chǎn)生并發(fā)送。如圖2所示，MEP1、MEP2和MEP3是同一個(gè)MA的3個(gè)MEP。當(dāng)使能了CCM發(fā)送功能后，MEP1定期以組播方式向MEP2和MEP3發(fā)送CCM。同樣，MEP2以相同的周期向MEP1和MEP3發(fā)送CCM，MEP3也以相同的周期向MEP1和MEP2發(fā)送CCM。
CCM中攜帶有該CCM的級(jí)別信息。CCM的級(jí)別等于發(fā)送該CCM的MEP的級(jí)別。

MEP數(shù)據(jù)庫的建立

每個(gè)啟動(dòng)了以太網(wǎng)CFM功能的設(shè)備上都有一個(gè)MEP數(shù)據(jù)庫。MEP數(shù)據(jù)庫中記錄著本設(shè)備上的MEP（即本地MEP）和同一MA內(nèi)的其它設(shè)備上的MEP（即遠(yuǎn)端MEP）。本地MEP和遠(yuǎn)端MEP均由用戶手工配置后由設(shè)備自動(dòng)記入MEP數(shù)據(jù)庫。

故障判定

如果某個(gè)MEP連續(xù)3個(gè)CCM發(fā)送周期沒有接收到另一個(gè)遠(yuǎn)端MEP發(fā)送的CCM，則認(rèn)為鏈路有問題。會(huì)輸出日志報(bào)告，用戶可以通過環(huán)回功能或鏈路跟蹤功能來進(jìn)行故障區(qū)間的定位。當(dāng)維護(hù)域內(nèi)的多個(gè)MEP在發(fā)送CCM報(bào)文時(shí)，就實(shí)現(xiàn)了多點(diǎn)到多點(diǎn)之間的鏈路檢測(cè)。

CCM終結(jié)

CCM由MEP產(chǎn)生也由MEP終結(jié)。當(dāng)MEP接收到大于自身級(jí)別的CCM時(shí)，繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)該CCM；當(dāng)MEP接收到小于或等于自身級(jí)別的CCM時(shí)，不再轉(zhuǎn)發(fā)該CCM，以確保低級(jí)別MD內(nèi)的CCM不會(huì)擴(kuò)散到高級(jí)別MD中。

環(huán)回功能（LB）

環(huán)回功能即802.1ag MAC Ping功能與IP層的Ping類似，用于驗(yàn)證本地設(shè)備與遠(yuǎn)端設(shè)備之間的連接狀態(tài)。
由MEP發(fā)起，目的節(jié)點(diǎn)可以是同一MA內(nèi)的或不同MA內(nèi)的，與發(fā)起節(jié)點(diǎn)級(jí)別相同的MEP或MIP。指定地址的MP收到LBM（Loopback Message）后，將向源MEP回應(yīng)LBR（Loopback Reply）。故障位置前的MP能夠響應(yīng)環(huán)回消息，而故障位置后的MP不能夠響應(yīng)環(huán)回消息，從而實(shí)現(xiàn)故障的定位。LBM和LBR均為單播報(bào)文。
下面以圖3為例，介紹環(huán)回功能實(shí)現(xiàn)的具體過程。
圖3 環(huán)回功能示意圖

PE1和PE4之間建立端到端的CFM，MD的級(jí)別為6，PE2和PE3設(shè)備上存在兩個(gè)級(jí)別為6的MIP節(jié)點(diǎn)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)PE1到PE4之間鏈路故障或者通過CC檢測(cè)到PE1到PE4之間鏈路發(fā)生故障時(shí)，可以采用如圖4所示的方式定位故障點(diǎn)。
圖4 環(huán)回功能流程示意圖

另外，發(fā)起端MEP1還可以根據(jù)802.1ag MAC Ping操作時(shí)的回顯結(jié)果，計(jì)算出網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延；或者發(fā)起端發(fā)送多個(gè)LBM，觀察LBR的返回情況，從而了解網(wǎng)絡(luò)的丟包情況。

鏈路跟蹤功能（LT）

鏈路跟蹤功能即802.1ag MAC Trace與Traceroute類似，用于確定源端到目的維護(hù)端點(diǎn)的路徑。
由MEP發(fā)起，目的節(jié)點(diǎn)可以是同一MA內(nèi)的或不同MA內(nèi)的，與發(fā)起節(jié)點(diǎn)級(jí)別相同的MEP或MIP。源端MEP構(gòu)造LTM消息幀，發(fā)送到目的MP。在轉(zhuǎn)發(fā)到目的MEP或者M(jìn)IP的過程中，MIP會(huì)回復(fù)LTR，同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)LTM，到達(dá)目的MEP則終止LTM的轉(zhuǎn)發(fā)同時(shí)回復(fù)LTR。這樣，遠(yuǎn)端MEP就會(huì)得到整個(gè)路徑的信息。LTM是組播報(bào)文，LTR是單播報(bào)文。
圖5 鏈路跟蹤功能示意圖

下面以圖5為例，介紹鏈路跟蹤功能實(shí)現(xiàn)的具體過程。

MEP1向MEP2發(fā)送LTM（Linktrace Message）消息。LTM消息中包含有TTL（Time to Live）和目的節(jié)點(diǎn)MEP2的MAC地址。
當(dāng)LTM到達(dá)MIP1時(shí)，MIP1將LTM中的TTL字段的值減1，若此值為0不再轉(zhuǎn)發(fā)，否則繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)該LTM。同時(shí)向MEP1回復(fù)LTR（Linktrace Reply）。LTR中還攜帶了分析報(bào)文路徑的轉(zhuǎn)發(fā)信息和收到的LTM報(bào)文的TTL字段。
MIP2和MEP2收到LTM后，會(huì)做和MIP1相同的處理。但是，由于根據(jù)LTM中攜帶的目的節(jié)點(diǎn)MAC地址MEP2可以判斷出自己是LTM的目的節(jié)點(diǎn)，因此MEP2不會(huì)再轉(zhuǎn)發(fā)該LTM。
MEP1接收到MIP1、MIP2、MEP2回復(fù)的LTR后，根據(jù)LTR攜帶的信息即可得到從MEP1到MEP2的轉(zhuǎn)發(fā)路徑。

如果MEP1到MEP2之間的路徑有故障，則故障點(diǎn)下游的MEP或MIP將無法收到LTM，也不會(huì)回復(fù)LTR，可據(jù)此判定故障點(diǎn)的位置。例如當(dāng)MEP1到MIP2之間的路徑正常，而MIP2和MEP2之間的路徑有故障時(shí)，MEP1可以收到MIP1、MIP2回復(fù)的LTR，但收不到MEP2回復(fù)的LTR，于是可判定MIP2和MEP2之間的鏈路或設(shè)備有故障。

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