BFD基本概念
BFD用于检测转发引擎之间的通信故障。具体来说，BFD对系统间的、同一路径上的一种数据协议的连通性进行检测，这条路径可以是物理链路或逻辑链路，包括隧道。
可以把BFD看作是系统提供的一种服务：
上层应用向BFD提供检测地址、检测时间等参数。
BFD根据这些信息创建、删除或修改BFD会话，并把会话状态通告给上层应用。
BFD具有以下特点：
对相邻转发引擎之间的路径提供轻负荷、短持续时间的检测。
采用单一机制对所有类型的介质、协议层进行检测，实现全网统一的检测机制。
下面从BFD检测机制、检测的链路类型、会话建立方式以及会话管理来介绍BFD的基本原理。
BFD检测机制
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控制报文封装在UDP报文中传送。会话开始阶段，双方系统通过控制报文中携带的参数（会话标识符、期望的收发报文最小时间间隔、本端BFD会话状态等）进行协商。协商成功后，以协商的报文收发时间在彼此之间的路径上定时发送BFD控制报文。
BFD提供的检测模式：
异步模式：BFD的主要操作模式称为异步模式。在这种模式下，系统之间相互周期性地发送BFD控制报文，如果某个系统连续几个报文都没有接收到，就认为此BFD会话的状态是Down。
这种模式的一个辅助功能是Echo功能。当Echo功能激活时，一个BFD控制报文按照如下方式发送：本地发送一个BFD控制报文，远端系统通过它的转发通道将它们环回回来。如果连续几个Echo报文都没有接收到，会话状态就被宣布为Down。
BFD检测的链路类型
BFD检测链路类型 |
具体链路类型 |
说明 |
|---|---|---|
IP链路 |
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对于一个物理以太网接口有多个子接口的情况，BFD会话可以独立建立在各个子接口上和此物理以太网接口上。 |
IP-Trunk |
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检测Trunk成员口与检测Trunk口的BFD会话互相独立，可同时检测。 |
Eth-Trunk |
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检测Trunk成员口与检测Trunk口的BFD会话互相独立，可同时检测。 |
VLANIF |
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检测VLANIF与检测VLAN成员口的BFD会话相互独立，可同时检测。 |
MPLS LSP |
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检测MPLS LSP的连通性时，BFD会话协商有两种方式
BFD能够检测信令协议为CR-Static和RSVP-TE的TE隧道，并且能够检测与TE隧道绑定的主用LSP。 动态BFD不支持检测整条TE隧道。 |
PW |
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BFD检测PW支持静态方式（手工配置标识符）和动态方式。 |
BFD会话建立方式
BFD会话的建立有两种方式，即静态建立BFD会话和动态建立BFD会话。
BFD通过控制报文中的My Discriminator和Your Discriminator区分不同的会话。静态和动态创建BFD会话的主要区别在于My Discriminator和Your Discriminator的配置方式不同。
BFD会话建立方式 |
描述 |
|---|---|
静态配置BFD会话 |
静态配置BFD会话是指通过命令行手工配置BFD会话参数，包括了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。
说明：
在配置静态BFD会话时，需要在网络中精确规划BFD的描述符，避免出现配置错误的BFD会话对正常BFD会话发生攻击，从而导致会话震荡。 |
动态建立BFD会话 |
动态建立BFD会话时，系统对本地标识符和远端标识符的处理方式如下：
|
BFD会话管理
BFD会话有四种状态：Down、Init、Up和AdminDown。
Down：会话处于Down状态或刚刚创建。
Init：已经能够与对端系统通信，本端希望使会话进入Up状态。
Up：会话已经建立成功。
AdminDown：会话处于管理性Down状态。
会话状态变化通过BFD报文的State字段传递，系统根据自己本地的会话状态和接收到的对端BFD报文驱动状态改变。
BFD状态机的建立和拆除都采用三次握手机制，以确保两端系统都能知道状态的变化。
以BFD会话建立为例，简单介绍状态机的迁移过程。
DeviceA和DeviceB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Your Discriminator的值是用户指定的；对于动态创建BFD会话，Your Discriminator的值是0。
DeviceB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。
DeviceB本地BFD状态为Init后，不再处理接收到的状态为Down的报文。
DeviceA的BFD状态变化同DeviceB，并且向DeviceB发送状态为Init的报文。
DeviceB收到状态为Init的BFD报文后，本地状态切换至Up。
DeviceA的BFD状态变化同DeviceB。
BFD协议报文
BFD协议报文的格式如图2-2所示。
字段 |
长度 |
含义 |
|---|---|---|
Vers (Version) |
3 bits |
BFD协议版本号，目前为1。 |
Diag (Diagnostic) |
5 bits |
诊断字，标明本地BFD系统最近一次会话状态发生变化的原因。
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Sta (State) |
2 bits |
BFD本地状态：
|
P (Poll) |
1 bit |
参数发生改变时，发送方在BFD报文中置位该标志，接收方必须立即响应该报文。
|
F (Final) |
1 bit |
是否发送响应P标志置位的回应报文由F标志的置位状态决定。
|
C (Control Plane Independent) |
1 bit |
转发/控制分离标志，一旦置1，控制平面的业务状态变化不影响BFD检测，如：控制平面为IS-IS，当IS-IS平滑重启（GR）时，BFD可以继续监测链路状态。
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A (Authentication Present) |
1 bit |
认证标识。
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D (Demand) |
1 bit |
查询请求，置位代表发送方期望采用查询模式对链路进行监测。
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M (Multipoint) |
1 bit |
为BFD将来支持点对多点扩展而设的预留位。 |
Detect Mult |
8 bits |
检测超时倍数，用于检测方计算检测超时时间。
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Length |
8 bits |
报文长度，单位为字节。 |
My Discriminator |
32 bits |
BFD会话连接本地标识符。发送系统产生的一个唯一的、非0鉴别值，用来区分一个系统的多个BFD会话。 |
Your Discriminator |
32 bits |
BFD会话连接远端标识符。
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Desired Min TX Interval |
32 bits |
本地支持的最小BFD报文发送间隔，单位为毫秒。 |
Required Min RX Interval |
32 bits |
本地支持的最小BFD报文接收间隔，单位为毫秒。 |
Required Min Echo RX Interval |
32 bits |
本地支持的最小Echo报文接收间隔，单位为毫秒（如果本地不支持Echo功能，则设置0）。 |
