CFM 與Smart Link 技術耦合應用與實現

凡 霞，梁博成

（中國電子科技集團公司第三十研究所，四川 成都 610041）

0 引 言

近年來，以太網技術以其良好的經濟性、互通性以及易用性等優勢得到了普遍應用[1]。隨著以太網技術應用范圍的不斷擴大，網絡越來越復雜，用戶對以太網穩定性、安全性等操作維護管理功能的需求也越來越強烈。以太網操作維護管理（Operation Administration and Maintenance，OAM）技術應運而生[2]。以太網標準協議802.1ag 規定的連接故障管理（Connectivity Fault Management，CFM）屬于以太網的OAM 功能之一，適用于大規模組網的端到端場景，其與保護倒換技術的耦合應用能夠達到檢測網絡連通性故障和提升網絡可靠性的雙重功效。本文將CFM與Smart link 技術相結合，研究其應用與實現。

1 CFM 技術功能實現

CFM 技術針對網絡實現端到端的連通性故障檢測、故障通知、故障確認以及故障定位功能[3]。CFM基本功能包括持續連通性檢測（Continuity Check，CC）、環回功能（LoopBack，LB）以及鏈路跟蹤功能（Linktrace，LT），適用于大規模組網的端到端場景，是網絡級的OAM[4]。

目前，華為公司實現了802.1ag 協議的draft7 草案版本和standard2007 標準版本，分別遵循IEEE 802.1ag/Draft7.0 和IEEE Std 802.1ag—2007[5]。本文以華為交換機為例，研究CFM 連通性檢測功能。

連通性檢測是通過設備周期性發送連續性檢查消息（Continuity Check Message，CCM）組播報文來判斷網絡連通狀態。如果對端設備如期接收到CCM 報文，則判斷網絡鏈路通暢；如果對端設備因硬件故障或報文攔截等因素而未如期接收到CCM 報文，則判斷網絡鏈路故障。隨著IEEE 802.1ag 芯片的應用，交換機產品正從連通錯誤管理的軟件實現向硬件芯片檢測過渡。如果當前3 個超時周期未收到CCM 報文，則檢測為網絡故障,從而實現故障快速檢測的目的[6]。

為了實現CFM 技術與保護倒換技術的耦合應用，必須使能CFM 與接口聯動功能。使能CFM 同側接口聯動，當CFM 檢測到故障后，對維護關聯端點（Maintenance association End Point，MEP）所在接口進行閃斷處理（即先關閉該接口，然后再打開該接口），以使其他模塊感知到該故障。當綁定CFM 的接口狀態變為Down 時，Smart Link 保護倒換技術感知到故障存在并進行保護倒換操作，從而保障網絡鏈路的正常運行。

2 Smart Link 技術功能實現

Smart Link 組由主端口和從端口組成，通過2 類端口相互配合工作來實現負載分擔或主備備份等功能，以達到主備鏈路冗余備份和快速收斂的目的。利用Flush 報文、Smart Link 實例以及控制VLAN 等機制，刷新從鏈路的媒體訪問控制（Media Access Control，MAC）和地址解析協議（Address Resolution Protocol，ARP）表項，保障從鏈路業務流的正常轉發。同時當主鏈路故障恢復后，業務流再切換至主鏈路，從而實現鏈路故障切換及恢復。

當主鏈路發生故障時，Smart Link 組狀態發生改變，業務流從主鏈路切換至從鏈路。此時，網絡中的MAC 地址轉發表項和ARP 表項仍保存的是主鏈路設備的MAC 地址和ARP 表項，無法為從鏈路業務流提供導航。為了使Smart Link 組的從鏈路成功轉發數據，需要新的MAC 地址轉發表和ARP 表項。

Smart Link 組通過發送Flush 報文通知設備更新表項，主要原理如下。（1）Smart Link 組所在設備開啟Flush 報文推送功能，在對端設備接口上開啟Flush報文接收功能；（2）Smart Link 主鏈路故障后切換至從鏈路工作，從原從鏈路上向對端設備發送Flush 報文；（3）當對端設備收到Flush 報文時，通過對Flush 報文的處理，獲取新的MAC 地址轉發表和ARP表項，從而保證從鏈路業務流成功轉發。

當原主用鏈路故障恢復時，為保持業務穩定，Smart Link 組不主動回切。如果希望流量切換到原主用鏈路，可以使用Smart Link 組回切功能。當原主鏈路故障恢復后，經過回切定時器設定的時間，Smart Link 會自動將流量切換到原主鏈路上。

3 CFM 與Smart Link 的耦合應用與實現

啟用CFM 接口聯動功能，并與Smart Link 技術耦合，可實現大規模網絡端到端冗余備份、故障快速檢測并收斂的作用。CFM 與Smart Link 耦合應用組網結構如圖1 所示。

圖1 CFM 與Smart Link 耦合技術應用與實現示例

（1）在SW1、SW2、SW3、SW4上創建VLAN，并配置接口運行相應的VLAN，詳細配置如圖2 所示。

圖2 VLAN 配置

（2）在SW1上創建Smart Link 備份組，并指定端口角色、使能回切功能，使得故障恢復后，流量切換到相對穩定的原主鏈路上。

（3）在Smart Link 組使能發送Flush 報文功能，并指定發送Flush 報文的密碼為simple 加密方式，并使能Smart Link 組功能，詳細配置如圖3 所示。

圖3 Smart Link 組配置

（4）在SW2、SW3以及SW4這3 臺設備對應端口上使能Flush 報文接收功能，詳細配置如圖4 所示。

圖4 使能Flush 報文接收功能

（5）在主鏈路上使能CFM 功能，在SW1、SW2上全局使能CFM，分別創建MD、MA、MEP 以及RMEP，詳細配置如圖5 所示。

圖5 使能CFM 功能

（6）在SW1、SW2上配置Smart Link 主端口和以太網CFM 聯動功能，詳細配置如圖6 所示。

圖6 使能CFM 接口聯動功能

（7）查詢CFM 及Smart link 狀態，當主鏈路物理鏈路中斷或因主鏈路設備故障導致CFM 報文無法正常通信時，CFM 判定主鏈路故障，觸發Smart Link組倒換。主鏈路故障恢復后，Smart Link 組等待30 s即可快速回切至主鏈路，保證故障快速恢復。

4 結 論

隨著網絡技術水平的不斷提升，網絡越來越復雜，快速定位網絡故障來保障網絡環境的穩定成為人們的主要需求。利用CFM 技術實現網絡端到端的連通性故障檢測、故障通知、故障確認以及故障定位功能，利用Smart Link 技術實現主備鏈路冗余備份和快速收斂，完成鏈路故障快速切換與恢復。通過CFM 與Smart Link 技術的耦合應用，既可以及時發現故障，又提供保護倒換功能，從而高效保障網絡穩定性。