CFM 与Smart Link 技术耦合应用与实现

凡 霞，梁博成

（中国电子科技集团公司第三十研究所，四川 成都 610041）

0 引 言

近年来，以太网技术以其良好的经济性、互通性以及易用性等优势得到了普遍应用[1]。随着以太网技术应用范围的不断扩大，网络越来越复杂，用户对以太网稳定性、安全性等操作维护管理功能的需求也越来越强烈。以太网操作维护管理（Operation Administration and Maintenance，OAM）技术应运而生[2]。以太网标准协议802.1ag 规定的连接故障管理（Connectivity Fault Management，CFM）属于以太网的OAM 功能之一，适用于大规模组网的端到端场景，其与保护倒换技术的耦合应用能够达到检测网络连通性故障和提升网络可靠性的双重功效。本文将CFM与Smart link 技术相结合，研究其应用与实现。

1 CFM 技术功能实现

CFM 技术针对网络实现端到端的连通性故障检测、故障通知、故障确认以及故障定位功能[3]。CFM基本功能包括持续连通性检测（Continuity Check，CC）、环回功能（LoopBack，LB）以及链路跟踪功能（Linktrace，LT），适用于大规模组网的端到端场景，是网络级的OAM[4]。

目前，华为公司实现了802.1ag 协议的draft7 草案版本和standard2007 标准版本，分别遵循IEEE 802.1ag/Draft7.0 和IEEE Std 802.1ag—2007[5]。本文以华为交换机为例，研究CFM 连通性检测功能。

连通性检测是通过设备周期性发送连续性检查消息（Continuity Check Message，CCM）组播报文来判断网络连通状态。如果对端设备如期接收到CCM 报文，则判断网络链路通畅；如果对端设备因硬件故障或报文拦截等因素而未如期接收到CCM 报文，则判断网络链路故障。随着IEEE 802.1ag 芯片的应用，交换机产品正从连通错误管理的软件实现向硬件芯片检测过渡。如果当前3 个超时周期未收到CCM 报文，则检测为网络故障,从而实现故障快速检测的目的[6]。

为了实现CFM 技术与保护倒换技术的耦合应用，必须使能CFM 与接口联动功能。使能CFM 同侧接口联动，当CFM 检测到故障后，对维护关联端点（Maintenance association End Point，MEP）所在接口进行闪断处理（即先关闭该接口，然后再打开该接口），以使其他模块感知到该故障。当绑定CFM 的接口状态变为Down 时，Smart Link 保护倒换技术感知到故障存在并进行保护倒换操作，从而保障网络链路的正常运行。

2 Smart Link 技术功能实现

Smart Link 组由主端口和从端口组成，通过2 类端口相互配合工作来实现负载分担或主备备份等功能，以达到主备链路冗余备份和快速收敛的目的。利用Flush 报文、Smart Link 实例以及控制VLAN 等机制，刷新从链路的媒体访问控制（Media Access Control，MAC）和地址解析协议（Address Resolution Protocol，ARP）表项，保障从链路业务流的正常转发。同时当主链路故障恢复后，业务流再切换至主链路，从而实现链路故障切换及恢复。

当主链路发生故障时，Smart Link 组状态发生改变，业务流从主链路切换至从链路。此时，网络中的MAC 地址转发表项和ARP 表项仍保存的是主链路设备的MAC 地址和ARP 表项，无法为从链路业务流提供导航。为了使Smart Link 组的从链路成功转发数据，需要新的MAC 地址转发表和ARP 表项。

Smart Link 组通过发送Flush 报文通知设备更新表项，主要原理如下。（1）Smart Link 组所在设备开启Flush 报文推送功能，在对端设备接口上开启Flush报文接收功能；（2）Smart Link 主链路故障后切换至从链路工作，从原从链路上向对端设备发送Flush 报文；（3）当对端设备收到Flush 报文时，通过对Flush 报文的处理，获取新的MAC 地址转发表和ARP表项，从而保证从链路业务流成功转发。

当原主用链路故障恢复时，为保持业务稳定，Smart Link 组不主动回切。如果希望流量切换到原主用链路，可以使用Smart Link 组回切功能。当原主链路故障恢复后，经过回切定时器设定的时间，Smart Link 会自动将流量切换到原主链路上。

3 CFM 与Smart Link 的耦合应用与实现

启用CFM 接口联动功能，并与Smart Link 技术耦合，可实现大规模网络端到端冗余备份、故障快速检测并收敛的作用。CFM 与Smart Link 耦合应用组网结构如图1 所示。

图1 CFM 与Smart Link 耦合技术应用与实现示例

（1）在SW1、SW2、SW3、SW4上创建VLAN，并配置接口运行相应的VLAN，详细配置如图2 所示。

图2 VLAN 配置

（2）在SW1上创建Smart Link 备份组，并指定端口角色、使能回切功能，使得故障恢复后，流量切换到相对稳定的原主链路上。

（3）在Smart Link 组使能发送Flush 报文功能，并指定发送Flush 报文的密码为simple 加密方式，并使能Smart Link 组功能，详细配置如图3 所示。

图3 Smart Link 组配置

（4）在SW2、SW3以及SW4这3 台设备对应端口上使能Flush 报文接收功能，详细配置如图4 所示。

图4 使能Flush 报文接收功能

（5）在主链路上使能CFM 功能，在SW1、SW2上全局使能CFM，分别创建MD、MA、MEP 以及RMEP，详细配置如图5 所示。

图5 使能CFM 功能

（6）在SW1、SW2上配置Smart Link 主端口和以太网CFM 联动功能，详细配置如图6 所示。

图6 使能CFM 接口联动功能

（7）查询CFM 及Smart link 状态，当主链路物理链路中断或因主链路设备故障导致CFM 报文无法正常通信时，CFM 判定主链路故障，触发Smart Link组倒换。主链路故障恢复后，Smart Link 组等待30 s即可快速回切至主链路，保证故障快速恢复。

4 结 论

随着网络技术水平的不断提升，网络越来越复杂，快速定位网络故障来保障网络环境的稳定成为人们的主要需求。利用CFM 技术实现网络端到端的连通性故障检测、故障通知、故障确认以及故障定位功能，利用Smart Link 技术实现主备链路冗余备份和快速收敛，完成链路故障快速切换与恢复。通过CFM 与Smart Link 技术的耦合应用，既可以及时发现故障，又提供保护倒换功能，从而高效保障网络稳定性。