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MPLS提供一个完全不依赖于任何三层协议或二层协议的OAM(Operation, Administration and Maintenance,操作、管理和维护)机制,在MPLS的数据平面实现以下功能:
l 确定LSP的连通性;
l 衡量网络的利用率以及度量网络的性能;
l 在链路出现缺陷或故障时迅速进行保护倒换,以便根据与客户签订的SLA(Service Level Agreement,服务等级协定)提供相应等级的服务。
利用MPLS OAM机制,可以有效地检测、确认并定位出源于MPLS层网络内部的缺陷;报告缺陷并做出相应的处理;在出现故障的时候,能够提供保护倒换的触发机制。
MPLS OAM的报文类型包括CV(Connectivity Verification,连通性检测)、FFD(Fast Failure Detection,快速缺陷检测)和BDI(Backward Defect Indication,反向缺陷通告)3种。
报文的功能及格式如下:
MPLS OAM CV报文由入节点发送,通过被检测的LSP到达出节点,以此进行LSP的连通性检测。其格式如图 1。
图 1 MPLS OAM CV报文格式
图 1中各字段含义如表 1所示。
表 1 MPLS OAM CV报文字段含义
字段 | 描述 |
Function type | 报文类型,0x01代表CV报文 |
Reserved | 保留字段,取值为全0 |
LSP trail termination source identifier | TTSI,源宿连接标识,网络中一条LSP唯一的标识。由16字节的Ingress LSR ID与4字节的LSP ID组成。对于IPv4,Ingress LSR ID的前10字节填充为0x00,接着的2字节填充为0xFF,最后4字节为IPv4地址 |
Padding | 填充字段,取值为全0 |
BIP16 | 报文校验和 |
MPLS OAM FFD报文同CV报文一样,也是由入节点发送,通过被检测的LSP到达出节点,以此进行LSP的连通性检测。其格式如图 2。
同CV报文相比,FFD报文中多了一个字节的频率信息。CV报文采用固定1s的发送周期,而FFD报文可支持10ms、20ms、50ms、100ms、200ms和500ms多种发送频率,在不同的产品中可以根据需求来改变支持的频率值。
图 2 MPLS OAM FFD报文格式
图 2中各字段含义如表 2所示。
表 2 MPLS OAM FFD报文字段含义
字段 | 描述 |
Function type | 报文类型,0x07代表FFD报文 |
Reserved | 保留字段,取值为全0 |
LSP trail termination source identifier | TTSI,请参见1. 图 1表 1 |
Frequency | FFD报文发送频率 |
Padding | 填充字段,取值为全0 |
BIP16 | 报文校验和 |
MPLS OAM BDI报文用于LSP的出节点在发现LSP缺陷后,将缺陷信息通过反向通道告知LSP的入节点,其格式如图 3。
图 3 MPLS OAM BDI报文格式
图 3中各字段含义如表 3所示。
表 3 MPLS OAM BDI报文字段含义
字段 | 描述 |
Function type | 报文类型,0x03代表BDI报文 |
Reserved | 保留字段,取值为全0 |
Defect type | LSP缺陷类型 |
TTSI | LSP标识,请参见1. 图 1表 1;如果不使用TTSI,该字段各字节填充为0x00 |
Defect location | 缺陷定位信息 |
Padding | 填充字段,取值为全0 |
BIP16 | 报文校验和 |
图 4 MPLS OAM连通性检测示意图
MPLS OAM基本检测功能主要用来检测连通性,工作过程如图 4所示:
(1) 入节点发送CV/FFD报文,报文通过被检测的LSP到达出节点;
(2) 出节点把接收到的报文类型、频率、TTSI等信息字段与本地记录的对应值相比较来判断报文的正误,并统计检测周期内收到的正确报文与错误报文的数量,从而对LSP的连通性随时进行监控;
(3) 当出节点检测到LSP缺陷后,分析出缺陷类型,通过反向通道将携带缺陷信息的BDI报文发送给入节点,从而使入节点及时获知缺陷状态。如果正确配置了保护组,则还会触发相应的保护倒换。
在配置MPLS OAM基本检测功能时,需要为被检测LSP绑定一个反向通道。反向通道是与被检测LSP具有相反的入节点和出节点的LSP。承载BDI报文的反向通道,有以下两种类型:
l 独占反向LSP。每条前向LSP都有自己的反向LSP,这种方法相对稳定,但可能造成资源浪费。
l 共享反向LSP。多条前向LSP共用一条反向LSP,所有LSP返回BDI报文均通过这一条反向LSP,这种方法可以减少资源浪费,但当多条前向LSP同时出现缺陷时,这条反向LSP上可能会出现拥堵。
当LSP入节点晚于出节点开启MPLS OAM功能,或出节点开启而入节点不开启MPLS OAM功能时,会造成出节点的LOCV(Loss of Connectivity Verification defect,连通性检测缺陷)告警。可以通过首包触发功能解决这个问题。
所谓首包触发功能,是指出节点在超时等待时间(OverTime)内接收到第一个CV/FFD报文,以此时作为连通性检测的起点;如果出节点在配置MPLS OAM功能的OverTime时间后,没有接收到CV/FFD报文,则产生BDI报文。
RLSN(Remote Link Status Notification,远程链路状态通告)功能是指LSP出节点可以监控某一个接口的状态。监控的接口可以是出节点上的任意一个接口。
l 当接口down时,触发扩展BDI报文通知入节点,入节点不会通知保护倒换,但记录RLSN状态信息,以便用户查询。
l 当接口重新up时,停止发送扩展BDI报文,入节点不会通知保护倒换,但记录RLSN状态信息,以便用户查询。
PS(Protection Switching,保护倒换)是为主Tunnel建立相应的保护Tunnel(备用Tunnel)。主Tunnel和备用Tunnel构成一个保护组。在主Tunnel发生缺陷时,数据流能迅速的倒换到备用Tunnel,从而大大提高网络的可靠性。
设备目前实现的保护倒换为1:1保护倒换。在Tunnel的入节点和出节点之间提供主备两条Tunnel。正常情况下,数据在主Tunnel上传输;当入节点通过检测机制(如MPLS OAM)发现主Tunnel发生缺陷,需要进行保护倒换时,将数据切换到备用Tunnel上继续传输。
保护倒换分为外部倒换和信令倒换。
(1) 外部倒换是指通过手工配置的命令触发的保护倒换。外部倒换的优先级由高到低为:
l 清除倒换(Clear):清除所有的外部倒换命令。
l 锁定倒换(Lockout of Protection):数据流锁定在主LSP上传输。
l 强制倒换(Forced Switch):数据流强制在备份LSP上传输。
l 手工倒换(Manual Switch):将数据流手动倒换到主/备LSP上传输。
(2) 信令倒换(Signal Fail)是指通过协议信令触发的保护倒换。信令倒换包括配置了MPLS OAM基本检测功能后,主备Tunnel之间的倒换以及检测隧道up/down消息触发的倒换等。
在实际操作中,只有在手工输入的外部倒换命令比当前信令优先级高的情况下,外部倒换才会生效。
外部倒换命令及信令倒换优先级从高到低依次为:
l 清除倒换
l 锁定倒换
l 强制倒换
l 信令倒换
l 手工倒换