DLDP理论知识详解
首页 > HuaWei   作者:杭州清默网络  2015年10月13日 11:14 星期二  字号:   评论:0 条
时间:2015-10-13 11:14   评论:0 条 
 

一、简介
1定义
  
设备链路检测协议DLDPDevice Link Detection Protocol)用来监控光纤或铜质双绞线的链路状态。如果发现单向链路存在,DLDP协议会根据用户配置,自动关闭或通知用户手工关闭相关接口,以防止网络问题的发生。

       在实际组网中有时会出现一种特殊的现象——单向链路。
    所谓单向链路是指本端设备可以通过链路层收到对端设备发送的报文,但对端设备不能收到本端设备的报文。单向链路会引起一系列问题,比如生成树拓扑环路等。

下图所示,以光纤为例,单向链路分为两种类型:一种是光纤交叉连接,另一种是光纤未连接或一条光纤断路。

                             光纤交叉相连 
                        光纤交叉相连.png

                           一条光纤断路 
                       
一条光纤断路.png

DLDP是链路层协议,它与物理层协议协同工作来监控设备的链路状态。物理层的自动协商机制进行物理信号和故障的检测;DLDP进行对端设备的识别、单向链路的识别和关闭不可达接口等工作。二者协同工作,可以检测和关闭物理和逻辑的单向连接。
   
如果链路两端在物理层都能独立正常工作,DLDP会在链路层检测这些链路是否正确连接、两端是否可以正确的交互报文。

无论是交叉相连还是一条光纤短路两端接口都必须工作在非自协商模式下(undo negotiation auto

 

二、原理

1DLDP协议状态

DLDP协议通过与对方交互协议报文(DLDPDU)来识别对端设备、检测单向链路

1Initial(初始化)

DLDP协议未使能时的初始化状态。

2Inactive(未连通)

DLDP协议已使能,但是链路Down时所处的状态。

3Active(活动)

DLDP协议已使能且链路Up,或者清空邻居表项后所处的状态。

4Advertisement(通告)

所有邻居双向连通或者处于Active状态超过5秒后进入的状态,这是一种没有发现单向链路时的比较稳定的状态。

5Probe(探测)

发送探测报文检测链路是否为单向链路。该状态启动Probe发送定时器,为每个需要探测的邻居启动一个Echo等待定时器。

6Disable(单通)

加强模式下,DLDP协议检测到单通链路,则无法发送光信号的一端接口变为Disable状态。

7DelayDown(延迟down

DLDP状态处于Active状态、Advertisement状态或Probe状态时,如果收到接口Down事件,不会立即删除邻居、进入Inactive状态,而是先进入临时的DelayDown状态。在该状态下,DLDP邻居信息仍然被保留,且系统只响应接口Up事件。

 

2DLDP定时器

1Active发送定时器

DLDP协议已使能且链路Up,或者清空邻居表项后,接口进入Active状态时启用Active发送定时器,发送带有RSY标记的Advertisement报文。定时器时间间隔缺省为1秒,即在Active状态下每秒发送1个带RSY标记的Advertisement报文,最多发送5个。连续发送5RSY标记的Adevertisement报文无回应后定时器超时,进入Advertisement状态。

2Advertisement发送定时器

接口进入稳定的Advertisement状态后,启用Advertisement发送定时器发送Advertisement报文。发送Advertisement报文的时间间隔可以通过命令行进行配置。默认状态下,Advertisement发送定时器的时间间隔为5秒。

Probe发送定时器

收到一个未知邻居的报文后进入Probe状态,此时将发送探测报文检测链路是否为单向链路,该状态启动Probe发送定时器。Probe发送定时器的时间间隔为1秒,在Probe状态下每秒发送2Probe报文。

3Echo等待定时器

DLDP状态切换到Probe时启用,超时时间为10秒。如果Echo等待定时器超时,还未收到来自此邻居应答本端的Echo报文,则将本端状态置为单通,并将状态机转到Disable状态,输出日志和告警信息,发送Flush报文,并根据用户配置的DLDP Down模式,手动或者自动关闭掉本端接口,同时删除该邻居表项。

4、邻居老化定时器

每个新邻居加入时都要建立邻居表项,并启用相应的邻居老化定时器。每次收到邻居报文时都会刷新邻居表项,并更新相应的邻居老化定时器。

普通模式下:

如果邻居老化定时器超时,还未收到邻居发来的报文,则发送带有RSY标记的Advertisement报文,同时删除该邻居表项。

加强模式下:

如果邻居老化定时器超时,还未收到邻居发来的报文,则启用加强定时器。

邻居老化定时器的时间间隔是Advertisement定时器的3倍。

5、加强定时器

在加强模式下,当邻居老化定时器超时,还未收到邻居发来的报文,则对该邻居启用加强定时器,每秒向邻居发送1Probe报文,连续发送8次,如果收不到邻居的Echo报文,则进入Disable状态。加强定时器的超时时间为10秒。

6DelayDown定时器

在加强模式下,当DLDP处于ActiveAdvertisementProbe状态时,如果收到接口Down事件,不会立即删除邻居并进入Inactive状态,而是先进入DelayDown状态并启动DelayDown定时器(此时仍保留DLDP 邻居信息,且只响应接口Up事件):

若该定时器超时后仍未收到接口Up事件,则删除DLDP邻居信息并进入Inactive状态。

若该定时器超时前收到了接口Up事件,则返回到原来的DLDP状态。

7、恢复探测定时器

恢复探测定时器的时间间隔为2秒,即处于Disable状态下的接口每2秒发送1RecoverProbe报文,用于检测单向链路是否恢复。如果本端收到RecoverEcho报文,检查RecoverEcho报文中携带的邻居信息是否和本接口信息相同。如果相同,则认为本接口和该邻居之间已经恢复双向连通,则接口从Disable状态迁移到Active状态,开始重新建立邻居关系。

 

3DLDP协议工作模式

DLDP协议有两种工作模式:普通模式和加强模式。

1、普通模式

老化邻居表时,不主动探测邻居是否存在,邻居老化定时器超时后,直接老化该邻居表项。

系统只能识别一种类型的单向链路:光纤交叉连接。

2、加强模式

老化邻居表时,主动探测邻居是否存在,邻居老化定时器超时后,启用加强定时器和Echo等待定时器,Echo等待定时器超时后,将本端状态置为单通,并删除该邻居表项。

本模式能识别两种类型的单向链路:一种是光纤交叉连接,另一种是一条光纤未连接或一条光纤断路。

注意,启用此模式在探测单向链路时,需要将接口配置为强制速率和强制全双工模式,否则该协议不起作用。

 

4DLDP认证方式

如果使能了DLDP的接口链路状态为UpDLDP会向对端发送DLDP报文,同时分析处理对端设备发送过来的DLDP报文。在有可能受到安全威胁的网络中,为了保证报文的合法真实性,用户可以在接口上配置DLDP报文认证方式,分为下列几种:

1、不认证方式

将报文中的认证字和认证类型同本端配置进行比较,如果不一致,则丢弃报文。

2、明文认证方式

     将报文中的认证字和认证类型同本端配置进行比较,如果不一致,则丢弃报文。

将报文中的认证字和认证类型分别和本端配置的密码用MD5算法加密后的摘要以及本端认证类型进行比较,如果不一致,则丢弃报文。

 

5DLDP工作过程

DLDP对接收到的报文按如下顺序进行分析和处理:

在认证模式下,对报文进行认证。如果报文通不过认证,DLDP丢弃该报文。

报文中的通告时间间隔(Interval)如果和本设备的不一致,DLDP丢弃报文。

DLDP报文进行处理。

6、单邻居单向链路监测机制
分为两种情况介绍单邻居的单向链路检测过程。
1DLDP使能前链路就是单通的情况

如下所示,连接两台设备的光纤交叉连接。

光纤交叉连接组网图 
                        光纤交叉相连.png

DLDP使能后,处于Up状态的四个接口都进入Active状态,并向外发送带RSY标记的Advertisement报文通告自己的存在并请求邻居的信息。下面以Interface1为例,介绍一下单向链路的检测过程:

1.  Interface1收到Interface4发来的带RSY标记的Advertisement报文,就认为发现了新邻居,为该邻居启动Echo等待定时器和建立表项,同时启动此表项的老化定时器。随后,Interface1将进入Probe状态,向外发送Probe报文探测Interface4的存在。

2.  由于Interface4不能收到Interface1Probe报文,因此也不能回复Echo报文给Interface1Interface1上的Echo等待定时器超时后,接口进入Disable(单通)状态。

其他几个接口的检测过程与Interface1相同,最后四个接口都会进入Disable状态。

 

2DLDP使能后链路由双通变为单通的情况
如下所示,设备之间通过光纤相连(图中的两条线分别表示光纤的Tx线和Rx线)。 
                
单邻居正常组网图 
             单邻居正常组网图.png   

Tx线和Rx线都正常的情况下,双通邻居的确立过程如下:

1.  DLDP使能后,处于Up状态的接口Interface1进入Active状态,向外发送带RSY标记的Advertisement报文通告自己的存在并请求邻居的信息。

2.  Interface2收到带RSY标记的Advertisement报文,就认为发现了新邻居,为该邻居启动Echo等待定时器和建立表项,同时启动此表项的老化定时器。此时,接口将进入Probe状态,向外发送Probe报文。

3.  Interface1收到Probe报文后,建立该邻居表项,并进入Probe状态向对端回复Echo报文。

4.  Interface2收到Echo报文后,由于本机上已经存在该邻居表项,并且报文中携带的邻居信息和本机保存的信息相同,就将该邻居标志为双通。Interface2DLDP状态由Probe切换为Advertisement,并定时向外发送普通Advertisement报文。在Advertisement状态下,每次收到已知邻居发来的报文,都会重置该邻居的老化定时器的值。

5.  DLDP使能后,接口Interface2发送报文、以及在Interface1上建立邻居的过程与步骤1~步骤4类似。

6.  最后,Interface1Interface2均认为对方为自己的双通邻居并处于Advertisement状态。

Interface1Interface2双通后,如果Interface2Rx线突然发生故障(如下所示),无法收到信号,Interface2将进入Inactive状态,不再收发任何报文。但是Interface2Tx线还能发送信号,Interface1能收到信号,因此Interface1此时还是Up状态。Interface1在邻居老化定时器超时前收不到邻居Interface2发送的DLDP报文,根据配置的工作模式不同,后续的单向链路的检测过程有所不同:

单邻居单通组网图 
       单邻居单通组网图.png

在普通模式下,Interface1在邻居老化定时器超时后,将删除该邻居表项,进入Active状态,同时发送一个带RSY标记的Advertisement报文以请求邻居信息。Interface1处于Active状态5秒后将进入Advertisement状态并一直处于该状态,没有邻居。Interface2一直处于Inactive状态。在这种情况下,普通模式无法检测出单通。

在加强模式下,Interface1在邻居老化定时器超时后,将启用加强定时器和Echo等待定时器,并向邻居发送Probe报文。由于Interface1Tx线已经断了,等到Echo等待定时器超时,Interface1仍收不到邻居Interface2应答本端的Echo报文,Interface1则进入Disable(单通)状态,发送Disable报文通知对端本端已处于单通状态。同时,Interface1将删除该邻居表项,并启动恢复探测定时器,以检测链路是否恢复。在此过程中,Interface2一直处于Inactive状态。

注意,在加强模式下,接口Interface2已经物理Down,但对端却不能检测到此变化。为了避免Interface1需要在邻居老化定时器超时后才能察觉到与Interface2连接异常,DLDP设置了快速Link Down通知机制。当物理层检测到接口Interface2物理Down时,将向Interface1发送Link Down报文,Interface1收到Link Down报文,直接进入Disable状态。

快速Link Down通知机制只有在加强模式下才会启用,在普通模式不会启用。

 

7多邻居单向链路监测机制
DLDP支持多个通过Hub相连的设备之间启用DLDP协议检测单通链路,此时每个接口检测到本接口有1个以上的邻居。

多邻居的典型组网如下图所示,SwitchA通过HubSwtichBSwitchCSwitchD相连,各设备均支持DLDP,连线为铜质双绞线或光纤。在多邻居的组网环境中,为了能正确检测出可能存在的单向链路,要求连接到Hub上的接口都需要启用DLDP

                                                     多邻居典型组网图 
            多邻居典型组网图.png

在存在多邻居的情况下,接口一旦发现自己的邻居之一处于单通状态或者收到了邻居之一发送Disable报文后,即进入Disable状态。以上图为例,当SwtichASwitchBSwitchC发现邻居SwitchD的连接出错后,都将本设备的接口迁移到Disable状态。
   
这种实现能避免在多邻居情况下,出现设备不能及时响应拓扑变化的情况而引起的流量转发错误。
   
如果SwitchA正在向SwitchB转发流量,此时SwitchBHub相连的Rx光纤中断,此时SwitchA关闭接口能避免继续向SwitchB转发报文(同时SwitchA也不能向SwitchCSwitchD继续发送报文)。如果SwitchASwitchB之间还存在冗余链路,那么SwitchA关闭接口还能使STP迅速启用SwitchASwitchB间的冗余链路

上述组网中,如果各设备连接的不是Hub,而是未启用DLDP功能但支持对DLDPDU进行转发的设备,DLDP仍视为多邻居的情况处理。

 

8、发现单向链路后的处理机制

DLDP检测到单向链路时,可以采用两种方式关闭单通的接口。

1、手动模式:

该模式仅依靠DLDP协议检测单向链路,关闭接口由网络管理员手动完成。DLDP在检测到单通后,只输出LogTrap信息,建议用户关闭此接口。

2、自动模式:

该模式下发现单通时,除了输出LogTrap信息外,还会自动将接口设为DLDP Down状态。处于DLDP Down状态的接口仅仅接收并处理BPDU报文,不转发用户流量。

 说明:当网络性能比较好时,建议采用自动模式。当网络性能比较差时,可能导致DLDP报文延迟接收,误认为发生单向链路,在这种情况下,建议采用手动模式,让网络管理员来手动关闭接口,以避免自动关闭接口对业务报文的收发造成影响。

 

9、链路自动恢复机制

如果接口的关闭模式被设置为手动关闭,手动关闭的接口不可通过链路自动恢复机制打开。

如果接口的关闭模式被设置为系统自动关闭,系统自动关闭的接口可以通过链路自动恢复机制打开。

自动关闭模式下,当DLDP检测到单向链路时,把接口设置为DLDP DownDLDP Down接口仅仅接收并处理BPDU报文,不转发用户流量。处于DLDP Down状态接口能在链路恢复之时,从DLDP Down状态中恢复。DLDP Down状态下的接口仍然会周期性的发送链路恢复探测报文(RecoverProbe报文),一旦收到正确的恢复回应报文(RecoverEcho报文),则说明单向链路已经变为双向链路,DLDP将此接口重新Up

链路自动恢复机制具体过程如下:

DLDP Down的接口向外每2秒发送一次RecoverProbe报文。报文中只携带本接口的信息。对端如果收到该报文,则以RecoverEcho报文作为应答。

一旦本端收到RecoverEcho报文,检查RecoverEcho报文中携带的邻居信息是否和本接口信息相同。如果相同,则认为本接口和该邻居之间已经恢复双向连通,则接口从Disable状态迁移到Active状态,开始重新建立邻居关系。

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