RG-N18000系列交换机BFD技术解析

双向转发检测协议BFD(Bidirectional Forwarding Detection，双向转发检测)协议提供一种轻负载、快速检测网络设备之间转发路径连通状态的方法。协议邻居通过该方式可以快速检测到转发路径的连通故障，加快启用备份转发路径，提升现有网络的稳定性。

BFD 提供的检测机制与所应用的接口介质类型、封装格式、以及关联的上层协议如OSPF①、BGP②、RIP③等无关。BFD在两台路由器之间建立会话，通过快速发送检测故障消息给正在运行的路由协议，以触发路由协议重新计算路由表，大大减少整个网络的收敛时间。BFD本身没有发现邻居的能力，需要上层协议通知与哪个邻居建立会话。

图1 BFD建立流程图

如上图所示，假设两台路由器通过一台二层交换机相连，两台路由器同时运行OSPF和BFD。BFD会话的建立过程如下:

第1步:OSPF发现邻居后并与邻居建立连接

第2步:OSPF通知BFD与该邻居建立会话

第3步:BFD与该邻居建立起会话

BFD使用三次握手的机制来建立会话，发送方在发送BFD控制报文时会在Sta字段填入本地当前的会话状态，接收方根据收到的BFD控制报文的Sta字段以及本地当前会话状态来进行状态机的迁移，建立会话。如下图：

图2 BFD建立会话连接建立

路由器1和路由器2的BFD与上层应用联动之后，分别发送状态为DOWN的BFD控制报文。

路由器2收到对端状态为DOWN的BFD控制报文后，本地会话状态由DOWN迁移到INIT，随后发送的BFD控制报文中将Sta字段填为2表明会话状态为INIT。路由器1的BFD状态变化同路由器2。

路由器1收到对端状态为INIT的BFD控制报文后，本地会话状态由INIT迁移到UP，随后发送的BFD控制报文中将Sta字段填为3表明会话状态为UP。路由器2的BFD状态变化同路由器1。

之后BFD双方状态都为UP，会话成功建立并开始检测链路状态。

图3网络故障处理流程图

图3显示BFD会话检测到故障后的处理过程:

第1步: 路由器1与交换机之间的链路通信发生故障

第2步: 路由器1和路由器2之间的BFD会话检测到故障

第3步:BFD通知本地运行的OSPF到邻居的转发路径发生故障

第4步:OSPF进行邻居Down过程的处理，如果存在备份转发路径那么将进行协议收敛，从而启用备份转发路径。

结束语：双向转发检测协议（BFD）提供了一种快速故障检测机制。使得网络出现故障的时候可以快速的检测到，并且迅速的通过切换到备用的路径，以保证网络系统的可靠性。大大提升了网络设备的可用性，方便了用户的使用。锐捷网络云架构网络核心交换机RG-N18000系列支持BFD功能，满足企业网和运营商客户对核心高稳定性的需求。

① OSPF：Open Shortest Path First,开放式最短路径优先

② BGP：Border Gateway Protocol,边界网关协议

③ RIP：Routing Information Protocol,路由信息协议