BFD技术的全面解析
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了BFD技术的全面解析相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
BFD出现的技术背景
RTA和RTD建立了OSPF邻接关系，Hello包发送周期为10秒；当交换机SWB与SWC链路物理中断，路由器RTA和RTD无法感知，需要等待OSPF协议邻居失效计时器超时后才会中断邻接关系
SWA和SWB启用了VRRP协议，实现了主备网关的作用，SWB为主用网关。
当出口路由器RTB与外网Router的链路中断，SWB虽然可以通过动态路由协议感知，但是无法联动连接下游的网关接口，且继续为主网关。
用户的数据流还是发送到SWB，SWB再通过三层路由转发给SWA，最后由RTA出口。虽然结果不至于造成业务中断，但是会产生次优路径。
BFD的实现原理
一种全网统一、检测迅速、监控网络中链路或者IP路由的双向转发连通状况，并为上层应用提供服务的技
BFD会话建立后会周期性地快速发送BFD报文，如果在检测时间内没有收到对端BFD报文则认为该双向转发路径发生了故障，通知被服务的相关层应用进行相应的处理。
本身并没有邻居发现机制，而是靠被服务的上层应用通知其邻居信息以建立会话。
不管是物理接口状态、二层链路状态、网络层地址可达性、还是传输层连接状态、应用层协议运行状态，都可以被BFD感知到
BFD会话的检测机制
BFD建立会话存在标识符的概念，类似于OSPF建立邻居需要一个路由器的Router ID。
标识符分为本地标识符和远端标识符，本地标识符用于表示本端设备，远端标识符用于表示对端设备。
静态建立BFD会话是指通过命令行手工配置BFD会话参数，包括配置本地标识符和远端标识符等，然后手工下发BFD会话建立请求。
动态建立BFD会话是指由应用程序触发创建BFD会话，当应用程序动态触发创建BFD会话时，系统分配属于动态会话标识符区域的值作为BFD会话的本地标识符。然后向对端发送Remote Discriminator的值为0的BFD控制报文，进行会话协商。当BFD会话的一端收到Remote Discriminator的值为0的BFD控制报文时，判断该报文是否与本地BFD会话匹配，如果匹配，则学习接收到的BFD报文中Local Discriminator的值，获取远端标识符。
BFD的检测机制是两个系统建立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控制报文是UDP报文，端口号3784。
BFD提供异步检测模式。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3个报文都没有接收到，就认为此BFD会话的状态是Down
BFD的状态机
RTA和RTB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Remote Discriminator的值是用户指定的；对于动态创建BFD会话，Remote Discriminator的值是0。
RTB收到状态为Down的BFD报文后，状态切换至Init，并发送状态为Init的BFD报文。
RTB本地BFD状态为Init后，不再处理接收到的状态为Down的报文。
RTB收到状态为Init的BFD报文后，本地状态切换至Up。
RTA的BFD状态变化同RTB。
邻居会话建立成功后，RTA和RTB周期性的向对方发送状态为Up的控制报文。
BFD的配置
OSPF协议联动BFD协议
某公司通过两台二层交换机作为中继将两个相距较远的部门连接。RTA、RTD上运行OSPF，建立OSPF邻居关系，保证网络层相互可达。
已知RTA、RTB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RTA或RTB与二层交换机之间以及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。
RA的配置文件
#
sysname RA
#
bfd
#
interface GigabitEthernet0/0/1
ip address 10.0.12.1 255.255.255.0
#
ospf 1
bfd all-interfaces enable
area 0.0.0.0
network 10.0.12.0 0.0.0.255
#RD的配置文件
#
sysname RD
#
interface GigabitEthernet0/0/1
ip address 10.0.12.2 255.255.255.0
#
Bfd
#
ospf 1
bfd all-interfaces enable
area 0.0.0.0
network 10.0.12.0 0.0.0.255
#检查RTA的OSPF邻居关系
[RA]display ospf peer brief
OSPF Process 1 with Router ID 10.0.12.1
Peer Statistic Information
----------------------------------------------------------------------------
Area Id Interface Neighbor id State
0.0.0.0 GigabitEthernet0/0/1 10.0.12.2 Full
---------------------------------------------------------------------------- 检查RTA的BFD状态
[RA]display bfd session all
--------------------------------------------------------------------------------
Local Remote PeerIpAddr State Type InterfaceName
--------------------------------------------------------------------------------
8192 8192 10.0.12.2 Up D_IP_IF GigabitEthernet0/0/1
--------------------------------------------------------------------------------
Total UP/DOWN Session Number : 1/0
[RA]把SWB和SWC之间的链路shutdown一下
[SW1-GigabitEthernet0/0/2]shutdown在RA上面进行查看
弹出的一些日志信息
Sep 28 2019 17:04:18-08:00 RA %%01BFD/4/STACHG_TODWN(l)[8]:BFD session changed t
o Down. (SlotNumber=0, Discriminator=2097152, Diagnostic=DetectDown, Application
s=OSPF, ProcessPST=False, BindInterfaceName=GigabitEthernet0/0/1, InterfacePhysi
calState=Up, InterfaceProtocolState=Up)
Sep 28 2019 17:04:18-08:00 RA %%01OSPF/3/NBR_CHG_DOWN(l)[9]:Neighbor event:neigh
bor state changed to Down. (ProcessId=256, NeighborAddress=2.12.0.10, NeighborEv
ent=KillNbr, NeighborPreviousState=Full, NeighborCurrentState=Down)
Sep 28 2019 17:04:18-08:00 RA %%01OSPF/3/NBR_DOWN_REASON(l)[10]:Neighbor state l
eaves full or changed to Down. (ProcessId=256, NeighborRouterId=2.12.0.10, Neigh
borAreaId=0, NeighborInterface=GigabitEthernet0/0/1,NeighborDownImmediate reason
=Neighbor Down Due to Kill Neighbor, NeighborDownPrimeReason=BFD Session Down, N
eighborChangeTime=2019-09-28 17:04:18-08:00) 查看BFD的会话信息
[RA]display bfd session all
--------------------------------------------------------------------------------
Local Remote PeerIpAddr State Type InterfaceName
--------------------------------------------------------------------------------
8192 0 10.0.12.2 Down D_IP_IF GigabitEthernet0/0/1
--------------------------------------------------------------------------------
Total UP/DOWN Session Number : 0/1查看OSPF的邻居状态信息
[RA]display ospf peer brief
OSPF Process 1 with Router ID 10.0.12.1
Peer Statistic Information
----------------------------------------------------------------------------
Area Id Interface Neighbor id State
----------------------------------------------------------------------------总结：
中间的链路故障，BFD通过监测模块进行检测，然后交给track模块，由追踪模块交给应用模块，也就是OSPF进程进行处理
VRRP联动BFD协议
VRRP的配置参考上面
#
Bfd //全局启动BFD协议
#
bfd 1 bind peer-ip 10.0.24.2 source-ip 10.0.45.5 auto //因为当中没有任何动态路由协议 所以需要手动指定邻居的IP地址和自己的IP地址 后面的auto就是让其动态产生本地标识符
commit //有一些交换机里面需要commit一下bfd的配置进行查看BFD的会话
<RA>display bfd session all
--------------------------------------------------------------------------------
Local Remote PeerIpAddr State Type InterfaceName
--------------------------------------------------------------------------------
8195 8194 10.0.12.2 Up D_IP_IF GigabitEthernet0/0/1
--------------------------------------------------------------------------------
Total UP/DOWN Session Number : 1/0
<RA>
RA的配置文件
#
sysname RA
#
interface GigabitEthernet0/0/0
ip address 13.1.1.1 255.255.255.0
#
interface GigabitEthernet0/0/1
ip address 10.0.0.1 255.255.255.0
vrrp vrid 1 virtual-ip 10.0.0.10
vrrp vrid 1 priority 120
vrrp vrid 1 preempt-mode timer delay 20
vrrp vrid 1 track interface GigabitEthernet0/0/0 reduced 30
vrrp vrid 1 track bfd-session session-name 1 reduced 30
#
bfd 1 bind peer-ip 13.1.1.3 source-ip 13.1.1.1 auto
commit
#
ip route-static 3.3.3.3 255.255.255.255 13.1.1.3
#RB的配置文件
#
sysname RB
#
interface GigabitEthernet0/0/0
ip address 23.1.1.2 255.255.255.0
#
interface GigabitEthernet0/0/1
ip address 10.0.0.2 255.255.255.0
vrrp vrid 1 virtual-ip 10.0.0.10
#
ip route-static 3.3.3.3 255.255.255.255 23.1.1.3
#RC的配置文件
#
sysname RC
#
interface GigabitEthernet0/0/0
ip address 13.1.1.3 255.255.255.0
#
interface GigabitEthernet0/0/1
ip address 23.1.1.3 255.255.255.0
#
interface LoopBack0
ip address 3.3.3.3 255.255.255.255
#
bfd 1 bind peer-ip 13.1.1.1 source-ip 13.1.1.3 auto
commit
#
ip route-static 10.0.0.0 255.255.255.0 13.1.1.1
ip route-static 10.0.0.0 255.255.255.0 23.1.1.2
#检查bfd的状态
[RA]display bfd session all
--------------------------------------------------------------------------------
Local Remote PeerIpAddr State Type InterfaceName
--------------------------------------------------------------------------------
8192 8192 13.1.1.3 Up S_AUTO_PEER -
--------------------------------------------------------------------------------
Total UP/DOWN Session Number : 1/0检查VRRP的状态
[RA]display vrrp
GigabitEthernet0/0/1 | Virtual Router 1
State : Master
Virtual IP : 10.0.0.10
Master IP : 10.0.0.1
PriorityRun : 120
PriorityConfig : 120
MasterPriority : 120
Preempt : YES Delay Time : 20 s
TimerRun : 1 s
TimerConfig : 1 s
Auth type : NONE
Virtual MAC : 0000-5e00-0101
Check TTL : YES
Config type : normal-vrrp
Backup-forward : disabled
Track IF : GigabitEthernet0/0/0 Priority reduced : 30
IF state : UP
Track BFD : 1 Priority reduced : 30
BFD-session state : UP
Create time : 2019-09-28 17:15:24 UTC-08:00
Last change time : 2019-09-28 17:26:50 UTC-08:00在PC上面路由追踪一下
PC>tracert 3.3.3.3
traceroute to 3.3.3.3, 8 hops max
(ICMP), press Ctrl+C to stop
1 10.0.0.1 63 ms 46 ms 47 ms
2 3.3.3.3 63 ms 62 ms 47 ms在交换机上面关闭一下接口
[SW3-GigabitEthernet0/0/1]shutdown在RA上查看如下信息
[RA]
Sep 28 2019 17:34:22-08:00 RA %%01BFD/4/STACHG_TODWN(l)[16]:BFD session changed
to Down. (SlotNumber=0, Discriminator=2097152, Diagnostic=DetectDown, Applicatio
ns=VRRP | AUTO, ProcessPST=False, BindInterfaceName=None, InterfacePhysicalState
=None, InterfaceProtocolState=None)
[RA]
Sep 28 2019 17:34:22-08:00 RA VRRP/2/VRRPMASTERDOWN:OID 16777216.50331648.100663
296.16777216.67108864.16777216.3674669056.83886080.419430400.2130706432.33554432
.503316480.16777216 The state of VRRP changed from master to other state. (VrrpI
fIndex=67108864, VrId=16777216, IfIndex=67108864, IPAddress=1.1.1.13, NodeName=R
A, IfName=GigabitEthernet0/0/1, CurrentState=Backup, ChangeReason=priority calcu
lation)
[RA]
Sep 28 2019 17:34:22-08:00 RA %%01VRRP/4/STATEWARNINGEXTEND(l)[17]:Virtual Route
r state MASTER changed to BACKUP, because of priority calculation. (Interface=Gi
gabitEthernet0/0/1, VrId=16777216, InetType=IPv4)
[RA]查看BFD的状态
[RA]display bfd session all
--------------------------------------------------------------------------------
Local Remote PeerIpAddr State Type InterfaceName
--------------------------------------------------------------------------------
8192 0 13.1.1.3 Down S_AUTO_PEER -
--------------------------------------------------------------------------------
Total UP/DOWN Session Number : 0/1查看VRRP的状态
[RA]display vrrp
GigabitEthernet0/0/1 | Virtual Router 1
State : Backup
Virtual IP : 10.0.0.10
Master IP : 10.0.0.2
PriorityRun : 90
PriorityConfig : 120
MasterPriority : 100
Preempt : YES Delay Time : 20 s
TimerRun : 1 s
TimerConfig : 1 s
Auth type : NONE
Virtual MAC : 0000-5e00-0101
Check TTL : YES
Config type : normal-vrrp
Backup-forward : disabled
Track IF : GigabitEthernet0/0/0 Priority reduced : 30
IF state : UP
Track BFD : 1 Priority reduced : 30
BFD-session state : DOWN
Create time : 2019-09-28 17:15:24 UTC-08:00
Last change time : 2019-09-28 17:34:22 UTC-08:00在PC上面路由追踪一下
PC>tracert 3.3.3.3
traceroute to 3.3.3.3, 8 hops max
(ICMP), press Ctrl+C to stop
1 10.0.0.2 47 ms 47 ms 47 ms
2 3.3.3.3 46 ms 47 ms 47 ms
PC>单臂回声
单臂回声功能：
是指通过BFD报文的环回操作检测转发链路的连通性。
两台直接相连的设备中RTA和RTB，其中一台设备RTA支持BFD功能，另一台设备RTB不支持BFD功能，只支持基本的网络层转发。为了能够快速的检测这两台设备之间的故障，可以在支持BFD功能的设备RTA上创建单臂回声功能的BFD会话。RTA主动发起回声请求功能，不支持BFD功能的设备RTB接收到该报文后直接将其环回，从而实现转发链路的连通性检测功能。
实现的技术原理就是支持BFD功能的路由器RTA在出接口发送目的地址和源地址都是自己的BFD探测报文，不支持BFD功能的路由器RTB收到探测报文就直接回发给路由器RTA。
SWA的配置文件
<HUAWEI> system-view
[HUAWEI] sysname SwitchA
[SwitchA] vlan 13
[SwitchA-vlan13] quit
[SwitchA] interface gigabitethernet 0/0/1
[SwitchA-GigabitEthernet0/0/1] port link-type hybrid
[SwitchA-GigabitEthernet0/0/1] port hybrid pvid vlan 13
[SwitchA-GigabitEthernet0/0/1] port hybrid untagged vlan 13
[SwitchA-GigabitEthernet0/0/1] quit
[SwitchA] interface vlanif13
[SwitchA-Vlanif13] ip address 10.1.1.5 24
[SwitchA-Vlanif13] quit
[SwitchA] bfd
[SwitchA-bfd] quit
[SwitchA] bfd atob bind peer-ip 10.1.1.6 interface vlanif13 source-ip 10.1.1.5 one-arm-echo
[SwitchA-bfd-session-atob] discriminator local 1
[SwitchA-bfd-session-atob] min-echo-rx-interval 100
[SwitchA-bfd-session-atob] commit
[SwitchA-bfd-session-atob] quitSWB的配置文件
<HUAWEI> system-view
[HUAWEI] sysname SwitchB
[SwitchB] vlan 13
[SwitchB-vlan13] quit
[SwitchB] interface gigabitethernet 0/0/1
[SwitchB-GigabitEthernet0/0/1] port link-type hybrid
[SwitchB-GigabitEthernet0/0/1] port hybrid pvid vlan 13
[SwitchB-GigabitEthernet0/0/1] port hybrid untagged vlan 13
[SwitchB-GigabitEthernet0/0/1] quit
[SwitchB] interface vlanif13
[SwitchB-Vlanif13] ip address 10.1.1.6 24
[SwitchB-Vlanif13] quit检查
[SwitchA] display bfd session all verbose
--------------------------------------------------------------------------------
Session MIndex : 256 (One Hop) State : Up Name : atob
--------------------------------------------------------------------------------
Local Discriminator : 1 Remote Discriminator : -
Session Detect Mode : Asynchronous One-arm-echo Mode
BFD Bind Type : Interface(Vlanif13)
Bind Session Type : Static
Bind Peer IP Address : 10.1.1.6
NextHop Ip Address : 10.1.1.6
Bind Interface : Vlanif13
Bind Source IP Address : 10.1.1.5
FSM Board Id : 0 TOS-EXP : 7
Echo Rx Interval (ms) : 100
Actual Tx Interval (ms): 100 Actual Rx Interval (ms): 100
Local Detect Multi : 3 Detect Interval (ms) : 300
Echo Passive : Disable Acl Number : -
Destination Port : 3784 TTL : 255
Proc Interface Status : Disable Process PST : Disable
WTR Interval (ms) : -
Active Multi : 3 DSCP : -
Last Local Diagnostic : No Diagnostic
Bind Application : No Application Bind
Session TX TmrID : - Session Detect TmrID : -
Session Init TmrID : - Session WTR TmrID : -
Session Echo Tx TmrID : -
PDT Index : FSM-0 | RCV-0 | IF-0 | TOKEN-0
Session Description : -
--------------------------------------------------------------------------------
Total UP/DOWN Session Number : 1/0 BFD默认参数及调整方法
以上是关于BFD技术的全面解析的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章