IP承载网中BFD技术的应用

李晶晶

（中通服咨询设计研究院有限公司，江苏 南京 210019）

0 引 言

相较于传统网际互连协议（Internet Protocol，IP）网络故障检测方面的不足，在IP承载网中应用双向转发检测（Bidirectional Forwarding Detection，BFD）技术能有效建立双向转发检测模式，更迅速地完成链路故障的检测分析，缩减网络故障响应时长，提升IP承载网的可靠性和运行稳定性。

1 BFD技术概述

BFD技术本身是一种独立的检测模式，能有效承载检测数据，并将其直接传输到协议体系中，利用多种协议层和传输处理方式就能对相关内容进行管理。此外，BFD技术支持的检测时间和经济成本都能结合实际需求展开合理性调控，维持协议灵活性的同时提升调控的精准性。

1.1 协议结构

本文以BFD技术为例，对控制分组和定义等内容予以介绍。BFD技术系统的主要组成部分如下：（1）状态字段，在实际发端系统中能有效完成BFD技术的状态分析工作，并配合技术操作过程进行会话状态的分析；（2）轮询比特处理分析，主要完成链路连接性分析，并及时捕捉参数变化动态信息，完成相关内容的汇总[1]；（3）响应比特，在置位端完成控制分组的响应；（4）控制平面的独立比特，若将BFD技术应用在平面控制方面，一旦控制面失效，则错误的状态信息会得到及时的修正处理，运行状态随之恢复常态；（5）认证比特，建立会话后，对2个网络节点之间展开BFD检测。

1.2 BFD技术工作模式

1.2.1 基础模式

首先，BFD支持在2个端点之间的一条链路上建立BFD会话，结合实际需求完成BFD技术检测分组的划分和发送。其次，若2个端点之间的链路不止1条，结合本端系统完成远端系统命令指导，实时性发送或者是停止BFD控制分组指令，并在每一条链路上均设置BFD会话。最后，对整个会话模式进行验证，和远端系统展开BFD控制分组通信处理，配合静默状态就能实现数据的汇总分析。

1.2.2 主动模式和被动模式

（1）主动模式。在建立BFD会话前，操作人员要对BFD指令信息有初步了解，无论是否能收到接收端发出的BFD控制报文，都要结合实际情况进行主动发送报文信息[2]。（2）被动模式。建立对话前不会主动发送BFD控制报文，一直到已经收到接收端发送的报文信息为止。

基于会话初始分析要求，通信双方至少一方要选取主动模式才能为后续会话的建立和开展提供基础传输内容，以保证对应信息传递的合理性和科学性。与此同时，在BFD会话建立后，也可以添加查询模式，确认连接系统后选取显示验证连接，在报文得到回应后完成对话。

2 IP承载网中BFD技术的应用内容

结合网络应用环境的具体要求，在网络信息传递和处理工作中，BFD技术要和控制协议联合应用，主要是由于BFD技术无法直接提供特定控制协议的连接性内容，仅仅能为控制协议提供相应的服务项目。在不同应用环境内，为便于建立完整且合理的传送管理模式，提高信息传递的及时性和规范性，要整合IP承载网技术处理环节的规范性，减少传送信息丢失等问题，保证传送工作都能顺利展开[3]。

与此同时，BFD技术应用服务端口较为简单，在会话参数提供后就能进行通路状态结果的搜索和汇总，以评估通路状态的实时性运行状态，这就大大提升了检测的时效性和规范性，确保网络故障检测工作的有序开展[4]。

2.1 网络节点部署

2.1.1 BFD技术与IGP搭配

在网络应用环境中，信息需求量较大，因此网络环境涉及较多的路由器，而路由器的路由控制都需要借助内部网关协议（Interior Gateway Protocol，IGP）模块。较为常见的IGP协议包括开放式最短路径优先（Open Shortest Path First，OSPF）模块和ISIS模块等。

在传统的故障检测处理环节中，一般是借助路由器发送“Hello”进行分组评测，从而了解对应通路的实际信息数据传输情况，以此作为后续评估的基础。尽管这种方式能完成测定分析，但是检测周期较长。故障发生后，OSPF最短的检测时间约为2 s，而ISIS最短的检测时间为1 s[5]。随着网络技术的不断发展和进步，这种级别的检测时间已经无法满足实际需求。基于此，借助BFD技术进行故障评测和协同处理，检测周期可结合实际需求予以设定分析，故障发现时间一般会控制在30 ms以内。配合IGP协议，就能大大提升故障响应检测的准确性和时效性。

将OSPF和ISIS进行融合，在配合处理的基础上与BFD技术予以调用，能大大提升实时性控制水平。例如，ISPF和ISIS会借助技术本身需要发送“Hello”的模式完成协议的传输，相邻模块发现后，结合发现的结果启动BFD技术会话框，此时就能实现无缝连接，确保链路和通路检测工作的顺利展开。值得一提的是，一旦运行中链路BFD技术会话失效，则证明整个链路存在故障点，配合OSPF和ISIS就能落实故障处理措施，维持故障检测分析工作的平衡。

另外，OSPF本身是在IP层运行，能实现单一数据协议的路由控制处理，所以在与BFD技术联用的过程中仅能完成IP协议链路故障检测。而ISIS能实现数据链路层以上信息的检测分析，支持多数据传送协议，因此基于多拓扑结果的ISIS能更好地满足BFD技术多个对话框启动的需求[6]。

2.1.2 BFD技术与FRR搭配

快速重路由（Fast Reroute，FRR）技术一般应用在网络体系中，完成路由备份的工作。一旦整个线路出现了网络故障，此时要在收敛前进行路由的快速切换处理。一般而言，收敛作用下的路由重新计算和路由状态广播较为关键，也正是因为覆盖范围较大且结构较为复杂，要借助FRR技术实现快速的切换处理，避免丢包问题对信息数据交互产生影响。

实际应用环境中，FRR借助物理接口作为另一个接口备份的基础，在主用接口的下一个链路上部署BFD，主用接口失效后就能结合BFD技术会话状态的变化完成路由表路由到目标网络的评估工作[7]。例如，借助BFD技术完成双路由平面结构的通路检测，具体如图1所示。

图1 双路由平面结构检测

由图1可知，在IP承载网中，R1a、R2a、R3a以及R4a组成了基础的平面业务系统，搭建了对应的系统信息交互和汇总通路，R1b、R2b、R3b以及R4b实现了B平面保护通路的应用控制体系。配合R1a、R2a、R3a、R4a建立端对端通路BFD检测，在任1个链路或者是节点出现异常故障问题后，BFD会话即刻失效，此时就会直接切换到FRR通路。正是借助BFD和FRR技术融合的处理方式，大大提升故障检测的实效性，切换速度能控制在50 ms以内[8]。

2.2 网络边缘部署

在网络信息交互管理的过程中，上层业务平台或者是网管会借助多种设备共同参与。为有效减少网络设备的端口数量，进一步提升平台访问过程的可控化效果，就要保证设备在统一的局域网内，借助出口交换机或者是路由器维持网络的接入处理，在提升网络可靠性的同时，更好地完成工作，确保虚拟路由器冗余协议等都能落实到位。基于此，建立虚拟路由器冗余协议（Virtual Router Redundancy Protocol，VRRP），结合IP网络的运行过程，有效达成冗余备份协议。

在局域网运行过程中，主机的路由器设备一旦出现故障，就能借助VRRP技术进行下联业务系统路由的实时性管理，维持通信的连续性以及可靠性。在传统的VRRP技术体系中，1台路由器出现了链路异常，其所对应的备份路由器要3 s才能实现对应系统的切换处理，而在应用BFD技术后，能大大提升时效性，将主备路由器倒换时间控制在1 s以内[9]。具体的通路检测方式见图2。

图2 通路检测

结合图1，R1a、R2b、R3a、R4a表示的是承载网的基础接入路由器设备，对应的R1b、R2b、R3b、R4b表示的是业务系统在局域网应用环境中的出口交换机设备，按照标准化流程完成相应设备的连接处理，并按照规范要求落实后续处理工作，以维持实际应用控制的规范性标准。首先，A平面和B平面之间部署VRRP协议，A平面表示的是Master、B平面表示的是Backup。其次，要整合具体的链路内容，并且系统能结合实际应用环境有效开启BFD会话模式，以维持数据传递的及时性。最后，若是系统出现链路故障，则对应的节点会迅速显示，并借助VRRP协议依据BFD检测结果完成主备切换。正是基于技术融合处理的合理性，才能有效减少VRRP检测故障损耗的时长，及时进行业务流实时性评估，保证系统能在最短时间内恢复常态，维持网络应用运行的规范效果，也能为IP承载网运行安全提供支持[10]。

3 结 论

基于IP基础的承载网建设工作要想突破IP协议的瓶颈，就要整合技术内容，建立完整的技术融合管理体系，维持IP承载网BFD技术应用控制的平衡，保证技术运维管理工作顺利展开，并更好地提升故障检测、链路维护等工作的效率，实现统筹管理的目标，为IP承载网的可持续发展奠定坚实基础。