传输设备或调度数据网设备常用的检测方式及应用

数据恢复论文范文第三篇：传输设备或调度数据网设备常用的检测方式及应用

　　摘要：云南电力调度数据网网络链路为传输网设备承载，而链路故障时，调度数据网三层技术及传输设备故障检测技术均无法及时检测链路故障。本文通过对调度数据网双向转发检测BFD技术的理解，将BFD技术与调度数据网应用的OSPF、BGP、MPLS等技术模拟实验，验证了调度数据网中双向转发检测BFD技术可快速检测链路故障，并通告上层协议进行链路倒换，保障了调度数据网链路通道的高可靠性。

　　关键词：双向转发检测；虚拟路由器冗余协议； MPL S;电力调度数据网；

　　作者简介：李旭（1985），男，学士，工程师，云南电力调度控制中心，主要从事通信调度、运维工作。（E-mail）150641310@qq.com;;杨哲（1982），男，学士，工程师，云南电力调度控制中心，主要从事通信调度、运维工作。（E-mail）23254244@qq.com;;王德松（1989），男，学士，助理工程师，云南电力调度控制中心，主要从事通信调度运检工作。（E-mail）396973215@qq.com.;

　　Abstract:The link of Yunnan Electric Power Dispatching Data Network is the carrier of transmission network equipment, but when the link fails, the three-layer technology of dispatching data network and the fault detection technology of transmission equipment can not detect the link fault in time. Through understanding the BFD technology of dispatching data network and simulating the application of OSPF, BGP, MPLS and other technologies in dispatching data network, this paper verifies that the BFD technology in dispatching data network can detect link faults quickly, and notify the upper protocol for link switching, thus ensuring the high reliability of the link channel of dispatching data network.

　　Keyword:BFD; VRRP; MPLS; Power dispatching data network;

　　0前言

　　目前，电力调度数据网组网方式受调度站点距离影响，除部分核心站点设备或同站点设备端口互联链路采用光纤或网线直连外，其余核心层设备与汇聚层设备、汇聚层设备与接入层设备间端口互联采用传输设备MSTP或CPOS接口方式接入。当传输设备中间链路出现故障时，传输设备与调度数据网设备连接端口正常，调度数据网设备无法检测传输设备故障，容易造成调度数据网设备路由协议无法及时发现某通道路由中断进行本侧设备路由切换。而传输设备或调度数据网设备常用的检测方式有以下两种：

　　1）传输设备检测：例如通过传输设备告警检测传输链路故障。传输设备检测的优点是可以很快发现故障，缺点是传输设备检测出故障后除链路自愈保护方式可快速恢复外，单链路通道或链路自愈保护双通道同时中断时只能人工检测恢复。

　　2）调度数据网设备慢Hello检测机制：通常采用路由协议中的Hello报文机制。这种机制检测到故障所需时间为秒级。对于高速数据传输，例如吉比特速率级，超过1秒的检测时间将导致大量数据丢失；对于时延敏感的业务，例如语音业务，超过1秒的延迟也是不能接受的。并且，这种机制依赖于路由协议。

　　为了减小通道故障对业务的影响、提高网络的可用性，调度数据网设备需要能够尽快检测到与相邻设备间的通信故障，以便能够及时采取措施，从而保证业务继续进行。

　　1 双向转发检测工作原理

　　双向转发检测BFD（Bidirectional Forwarding Detection）是一套用来实现快速检测的国际标准协议，提供一种轻负荷、持续时间短的检测。一对系统在它们之间的所建立会话的通道上周期性的发送检测报文，如果某个系统在足够长的时间内没有收到对端的检测报文，则认为在这条到相邻系统的双向通道的某个部分发生了故障。BFD的主要功能是在两台调度数据网设备上建立会话，用来监测两台调度数据网间的双向转发路径，为调度数据路由器或三层交换机的协议服务[1,2].BFD本身并没有发现机制，而是靠调度数据网设备的上层协议通知其与哪台调度数据网设备建立会话，会话建立后如果在检测时间内没有收到对端设备的BFD控制报文则认为发生故障，通知本侧调度数据网的上层协议，上层协议进行相应的处理。通过配置BFD可以设置毫秒级的时间检测间隔，从而可以在毫秒级的时间内快速检测到邻居故障，应用可以依靠BFD的快速检测来提供快速的流量切换[3].

　　2 双向转发检测联动方式

　　电力调度数据网组网主要应用MPLS VPN、边界路由协议（BGP）、开放式最短路径优先（OSPF）、虚拟路由器冗余协议（VRRP）等数据网络设备技术，针对以上技术可与BFD进行联动设置，以达到快速检测电力调度数据网通过传输设备连接后的通道故障目的。

　　2.1 以太网链路与双向转发检测联动

　　在调度数据网以太网链路上建立双向转发检测（BFD）会话，利用双向转发检测机制快速检测链路故障。双向转发检测以太网链路支持单跳检测和多跳检测，联动检测示例如下：

　　2.1.1 单跳检测

　　单跳检测是指对两个直连调度数据网设备进行以太网连通性检测，该项故障检测涵盖了链路中间传输设备故障时的检测，"单跳"是以太网链路的一跳[4].

　　如图1所示，双向转发检测（BFD）检测两台设备之间的以太网单跳路径，BFD会话绑定出接口。当BFD会话检测不到对端发来会话信息后，交换机A（Swtich A）和交换机B（Swtich B）判定以太网链路中断。

　　图1 IP链路单跳检测

　　2.1.2 多跳检测

　　多跳检测是指双向转发检测可以检测两个系统间的任意路径，这些路径可能跨越很多跳或是很多设备（包括传输设备），也可能在某些部分发生重叠[5].

　　图2 以太网链路多跳检测

　　如图2所示，双向转发检测（BFD）检测交换机A（Swtich A）和交换机C（Swtich C）之间的以太网多跳路径，BFD会话绑定对端地址但不绑定出接口。当BFD会话检测收不到对端地址发来的会话信息时，交换机A和交换机C判定以太网链路中断。

　　2.2 OSPF与双向转发检测联动

　　开放式最短路径优先（OSPF）使用双向转发检测来进行快速故障检测时，OSPF可以通过HELLO报文动态发现邻居，OSPF将邻居地址通知双向转发检测（BFD）就开始建立会话。BFD会话建立前处于DOWN状态，此时双向转发检测（BFD）控制报文以不小于1秒的时间间隔周期发送以减少控制报文流量，直到会话建立以后才会以协商的时间间隔发送以实现快速检测。联动检测示例如图3所示，交换机A（Swtich A）分别与交换机（Swtich C）和交换机（Swtich D）建立开放式最短路径优先（OSPF）邻居关系，交换机A到交换机B的路由出接口为Interface 1,经过交换机C到达交换机B（Swtich B）。邻居状态到达FULL状态时通知双向转发检测（BFD）建立BFD会话。当交换机A和交换机C之间链路出现故障，双向转发检测（BFD）首先感知到并通知交换机A.交换机A处理邻居Down事件，重新进行路由计算，新的路由出接口为Interface 2,经过交换机D到达交换机B.

　　图3 OSPF与BFD联动检测

　　2.3 边界路由协议与双向转发检测联动

　　调度数据网中应用的边界路由协议（BGP）的keepalive时间间隔缺省为60秒，最小可以配置为1秒，这样保持时间缺省为180秒，最小为3秒，邻居关系的检测比较慢，对于报文收发速度快的接口会导致大量报文丢失。通过BFD进行快速故障检测，可以实现邻居关系的快速检测，加快了协议收敛。联动检测示例如下：

　　图4 BGP与BFD联动检测

　　如图4所示，交换机（Switch A）和交换机（Switch B）分别属于AS100和AS200,两台路由器直接相连并建立EBGP连接。使用双向转发检测（BFD）检测交换机A和交换机B之间的BGP邻居关系，当交换机A和交换机B之间的链路发生故障时，双向转发检测（BFD）能够快速检测到故障并通告给边界路由协议。

　　2.4 多协议标记交换与双向转发检测联动

　　多协议标记交换（MPLS）运行双向转发检测（BFD）用于邻居快速检测，检测到的故障一般用于主备转发表项的切换：即MPLS将业务从主路径切换到备份路径上。联动检测示例如图5所示，只考虑从区域边界设备PE1到用户边缘设备CE2的流量。当PE1到骨干设备P1之间的链路发生故障时，区域边界设备PE1可以通过和骨干设备P1相连的接口感知到故障。但是如果P1到区域边界设备PE2之间的链路发生故障，则区域边界设备PE1无法通过接口感知，这时需要结合BFD与动态标记交换路径（LSP）联动来进行快速故障检测。在PE1上有到区域边界设备PE2的动态LSP,配置BFD与动态标记交换路径（LSP）联动为这条动态标记交换路径（LSP）建立BFD会话并进行检测，同时在区域边界设备PE1上配置私网快速重路由（VPN FRR）的相关策略，指定保护路径为区域边界设备PE1到区域边界设备PE3.当区域边界设备PE1到骨干设备P1或者骨干设备P1到区域边界设备PE2之间的链路发生故障时，区域边界设备PE1上能迅速感知到标记交换路径（LSP）故障，并触发私网快速重路由（VPN FRR）切换，使流量切换到区域边界设备PE1到区域边界设备PE3、区域边界设备PE3到用户边缘设备CE2,实现保护。

　　图5 MPLS与BFD联动

　　2.5 虚拟路由器冗余协议与双向转发检测

　　电力调度数据网中，地调或电厂调度数据网设备为双配置，该配置模式下业务应用虚拟路由器冗余协议（VRRP）方式较多，当主用设备（Master）出现故障时，虚拟路由器冗余协议依靠备份设备（Backup）设置的超时时间来判断是否应该抢占，切换速度在1秒以上。将双向转发检测（BFD）应用于备用设备（Backup）对主用设备（Master）的检测，可以实现对主用设备（Master）故障的快速检测，缩短用户流量中断时间。双向转发检测（BFD）对备用设备（Backup）和主用设备（Master）之间的实际地址通信情况进行检测，如果通信不正常，备用设备（Backup）就认为主用设备（Master）已经不可用，升级成新的主用设备（Master）。

　　图6 VRRP与BFD联动

　　如图6所示，交换机A（Switch A）和交换机B（Switch B）之间配置虚拟路由器冗余协议（VRRP）备份组建立主备关系，交换机A为主用设备，交换机B为备用设备，用户过来的流量从交换机A出去。在交换机A和交换机B之间建立BFD会话，虚拟路由器冗余协议（VRRP）备份组监视该BFD会话，当BFD会话状态变化时，通过修改备份组优先级实现主备快速切换。当BFD检测到交换机A和交换机C之间的链路故障时，上报给虚拟路由器冗余协议（VRRP）一个BFD检测Down事件，交换机B上虚拟路由器冗余协议（VRRP）备份组的优先级增加，增加后的优先级大于交换机A上的VRRP备份组的优先级，于是交换机B立刻升为主用设备，后继的用户流量就会通过交换机B转发，从而实现VRRP的主备快速切换。

　　3 结束语

　　双向转发检测（BFD）现在越来越多地应用在重要网络、重要链路上，并结合了路由、MPLS、VPN、流量工程等技术。而电力调度数据网的建设是调度数据网技术及传输技术的融合，通过在调度数据网中应用双向转发检测（BFD）技术，可以对重点调度业务流量提供高可靠性保障，从而保证生产实时业务通道的可靠性，保障电网的安全稳定运行。

　　参考文献

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