UDLD（Unidirectional Link Detection）

Posted 2021-01-29 momentslee

1、UDLD（单向链路检测协议）工作原理
         为了在生成转发环路之前检测到单向链路，Cisco 设计并实施了 UDLD 协议。UDLD 是与第 1 层 (L1) 机制一起工作以确定链路物理状态的第 2 层 (L2) 协议。
         在第 1 层中，自动协商负责物理信令和故障检测。UDLD 执行自动协商不能执行的任务，例如，检测邻居身份和关闭错误连接的端口。当同时启用自动协商和 UDLD 时，第 1 层和第 2 层检测将一起工作，以防止出现物理和逻辑单向连接以及其他协议无法正常工作的情况。
　　  UDLD 的工作方式为与相邻设备交换协议数据包。为了使 UDLD 发挥作用，链路上的两个设备必须支持 UDLD，并且已在各自的端口上启用了 UDLD。
         为 UDLD 配置的每个交换机端口将发送 UDLD 协议数据包，这些数据包中包含该端口自己的设备/端口 ID，以及由该端口上的 UDLD 发现的邻接设备/端口 ID。邻接端口应在接收自另一端的数据包中查看它们自己的设备/端口 ID（回声）。

如何判断为单向链路：如果在特定的持续时间内，该端口在传入的 UDLD 数据包中未看到其自己的设备/端口 ID，则该链路会被视为单向链路。

此回声算法允许检测以下问题：
①链路两端均已接通，但是，只有一端可以接收数据包（单通）。
②当接收和传输光纤未连接到远程端上的同一端口时发生的配线错误。

UDLD触发时的现象和如何恢复：
一旦 UDLD 检测到单向链路，将禁用各自的端口，并将在控制台上输出以下信息：
UDLD-3-DISABLE Unidirectional link detected on port 1/2.Port disabled
由 UDLD 关闭的端口将保持禁用状态，直到手动重新启用该端口，或直到 errdisable 超时到期（如果已配置）。

2、UDLD 运行模式
UDLD 能够以两种模式运行：正常和主动。

在正常模式下，如果确定端口的链路状态为双向，并且 UDLD 信息超时，UDLD 不会执行任何操作。UDLD 的端口状态标记为未确定。该端口根据其 STP 状态运行。
在主动模式下，如果确定端口的链路状态为双向，并且在该端口上的链路仍处于接通状态时，UDLD 信息超时，则 UDLD 将尝试重建端口状态。如果不成功，则该端口被置于 errdisable 状态。

当运行 UDLD 的端口在保留时间段内不接收来自邻接端口的 UDLD 数据包时，会发生 UDLD 信息老化的情况。端口的保留时间由远程端口决定，并且取决于远程端的消息间隔。消息间隔越短，保留时间就越短，检测速度也越快。UDLD 的最近实施允许配置消息间隔。

UDLD 信息可能会由于端口上的错误率较高（由某个物理问题或双工不匹配导致）而老化。这样的数据包丢弃并不意味着链路是单向的，以正常模式运行的 UDLD 不会禁用这样的链路。
为了保证适当的检测时间，能够选择正确的消息间隔非常重要。消息间隔应该足够短，以便可以在生成转发环路之前检测到单向链路，但是，它不应使交换机 CPU 过载。默认的消息间隔为 15 秒，完全能够在用默认 STP 定时器生成转发环路之前检测到单向链路。

检测时间大约等于消息间隔的三倍。
例如：T检测 | message_interval x3
对于默认的消息间隔 15 秒，检测时间为 45 秒。
它采取T STP的reconvergence（再收敛） = max_age + 2x forward_delay能再聚合在单向链路故障的情况下。使用默认定时器，需要花费 20+2x15=50 秒。
它通过选择一个适当的消息间隔推荐保持T检测 < T再收敛。

在主动模式下，一旦信息老化，UDLD 将尝试通过每秒发送一次数据包（共持续 8 秒）的方式来重建链路状态。如果仍然没有确定链路状态，将禁用该链路。

主动模式添加了对以下情况的附加检测：
①端口停止响应（一端的端口既不传输也不接收，但是链路两端均处于接通状态）。
②链路在一端处于接通状态，并在另一端处于断开状态。这是光纤端口可能出现的问题。从本地端口上拔下传输光纤后，链路仍然在本地端处于接通状态。但是，它在远程端已断开。

最近，为使链路两端在这些情况下都处于断开状态，光纤快速以太网硬件实施提供了远端故障指示(FEFI) 功能。在千兆以太网上，链路协商提供了一个相似的功能。铜缆端口通常不会受这类问题的影响，因为它们使用以太网链路脉冲监控链路。必须指出的是，在这两种情况下，由于端口之间没有任何连接，所以不会存在任何转发环路。但是，如果链路的一端接通，而另一端断开，则可能发生数据流黑洞。主动 UDLD 设计为可防止出现此问题。

3、可用性

4、配置和监控

通过使用以下命令详细说明了运行 CatOS 的 Catalyst 交换机上的 UDLD 配置。首先需要使用以下命令全局启用 UDLD（默认为禁用状态）：
Vega> (enable) set udld enable     //UDLD enabled globally

发出以下命令：以验证是否已启用 UDLD
Vega> (enable) show udld

UDLD :enable

Message Interval:15 seconds

还需要对必要的端口使用以下命令启用 UDLD：
Vega> (enable) set udld enable 1/2    //UDLD enabled on port 1/2
要验证是否已对端口启用 UDLD 以及链路状态是什么状态，请发出 show udld port 命令：

Vega> (enable) show udld port

UDLD : enabled

Message Interval : 15 seconds

Port Admin Status Aggressive Mode Link State

-------- ------------ --------------- ----------------

1/1 enabled disabled undetermined

1/2 enabled disabled bidirectional
使用 set udld aggressive-mode enable <module/port> 命令，对每个端口启用主动 UDLD：
Vega> (enable) set udld aggressive-mode enable 1/2 

Aggressive UDLD enabled on port 1/2.

Vega> (enable) show udld port 1/2

UDLD : enabled

Message Interval : 15 seconds

Port Admin Status Aggressive Mode Link State

-------- ------------ --------------- ----------------

1/2 enabled enabled undetermined
发出以下命令以更改消息间隔：
Vega> (enable) set udld interval 10   //UDLD message interval set to 10 seconds
间隔范围可为 7 秒到 90 秒，默认值是 15 秒。

原文链接：https://www.cisco.com/c/zh_cn/support/docs/lan-switching/spanning-tree-protocol/10591-77.html