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简介
本文档介绍连接故障管理(CFM)技术、配置、后检查和故障排除。并介绍 CFM 的基本概念、CFM 的构成要素、配置指南、show 命令和对 CFM 消息的 Wireshark 分析。本文档不涉及为确保 CFM 正常工作所需遵守的硬件限制或支持的接口。
先决条件
要求
Cisco 建议您了解以下主题：
- 以太网技术
- 以太网虚拟连接 (EVC)
使用的组件
本文档不限于特定的软件和硬件版本。
本文档中的信息都是基于特定实验室环境中的设备编写的。本文档中使用的所有设备最初均采用原始（默认）配置。如果您的网络处于活动状态，请确保您了解所有命令的潜在影响。
背景信息
以太网 CFM 是端到端每服务实例以太网层运行、维护和管理 (OAM) 协议。它包括大型以太城域网 (MAN) 和广域网 (WAN) 的主动连接监控、故障验证和故障隔离。
以太网作为 MAN 和 WAN 技术问世对以太网的传统运营（仅集中在企业网络上）提出了一系列新的 OAM 要求。以太网技术已扩展到运营商领域，无论是规模、复杂性还是用户范围，企业网络都无法与运营商网络相提并论，这就使链路正常运行时间的运营管理变得至关重要。更重要的是，要想保证日常运营正常进行，必须及时隔离故障并做出响应，因此 OAM 可直接转化为运营商的竞争力。
以太网 OAM
- 构成要素 - IEEE 802.1ag
- CFM - IEEE 802.3ah（第 57 条）
- 以太网链路 OAM（也称为 802.3 OAM、链路 OAM 或第一英里以太网 [EFM] OAM）- ITU-T Y.1731
- 适用于基于以太网的网络的 OAM 功能和机制 - MEF E-LMI（以太网本地管理接口）
以太网 OAM 协议位置
- E-LMI - 用户网络接口 (UNI)
- 链路 OAM - 任何点对点 802.3 链路
- CFM — 端到端UNI到UNI
- MPLS OAM - MPLS 云中
CFM 概述
- 该系列协议提供用于检测、验证、隔离和报告端到端以太网连接故障的功能
- 采用随客户流量在带内传输的常规以太网帧
- 无法解释 CFM 消息的设备将其作为正常的数据帧转发
- CFM帧按以太网类型(0x8902)和dMAC地址（用于组播消息）进行区分
- 2007年IEEE标准中由IEEE标准化。802.1ag-2007
关键 CFM 机制
- 嵌套的维护域 (MD)，用于终止对给定端到端服务进行网络管理
- 维护集 (MA)，用于监控给定 MD 下的服务实例
- 维护点 (MP)，用于生成并响应 CFM 协议数据单元 (PDU)
- 各种协议（连续性检查、环回和链路跟踪），用于故障管理活动
CFM 概念
维护域
- 按运营/合同边界来定义，例如客户/服务提供商/运营商
- MD可以嵌套和触摸，但从不交叉
- 最多可“嵌套”八级：MD 级别（0 到 7）- 级别越高，范围越广
- MD 名称格式：null、MAC 地址、DNS 或基于字符串
维护集
- 监控给定 MD 中特定服务实例的连接，例如流经四个 MD 的一项服务 = 四个 MA
- 以位于域边缘的一组维护终端 (MEP) 来定义
- 以 MAID 标识 -“短 MA”名称 + MD 名称
- 短 MA 名称格式 - Vlan ID、VPN-ID、整数或基于字符串
维护点 - 维护终端
- 维护集终端
- 定义 MD 的边界
- 支持检测 MA 中任何一对 MEP 之间的连接故障
- 按每个 MA 关联并以 MEPID (1-8191) 标识
- 可以发起和响应 CFM PDU
维护域中间点
- 维护域中间点 (MIP)
- 支持发现 MEP 之间的路径和这些路径沿途的故障位置
- 可以按每个 MD 和 VLAN/EVC 进行关联（手动或自动创建）
- 可以添加、检查和响应收到的 CFM PDU
UP MEP
- MEP 生成的 CFM PDU 将被发送到网桥的中继功能，而非通过连接到端口（已配置 MEP）的线路发送
- 要由 MEP 响应的 CFM PDU 应该是通过网桥的中继功能到达的 CFM PDU
- 适用于交换机
UP MEP - 帧转发
DOWN MEP
- MEP 生成的 CFM PDU 将通过连接到端口（已配置 MEP）的线路发送
- 要由 MEP 响应的 CFM PDU 应该是通过连接到端口（已配置 MEP）的线路到达的 CFM PDU
- 端口 MEP - 使用级别为零 (0) 的特殊 Down MEP 检测链路级（而非服务）故障
- 适用于路由器和交换机
DOWN MEP - 帧转发
MP 在网桥端口中的位置
MA 和 UP/DOWN MEP
UP/DOWN EP 在交换机中的适用性
- DOWN MEP 通常用于跨一条链路的 MA
- UP MEP 通常用于范围更广的 MA，例如端到端和超出一条链路的范围
故障管理
CFM 协议
CFM 定义了三 (3) 个协议：
- 连续性检查协议
- 故障检测
- 故障通知
- 故障恢复
- 环回协议
- 故障验证
- 链路跟踪协议
- 路径发现和故障隔离
连续性检查协议
- 用于故障检测、通知和恢复
- 每维护关联
multicast "heart-beat"消息由MEP（3.3毫秒、10毫秒、100毫秒、1秒、10秒、1分钟、10分钟）以可配置的周期间隔传输 — 单向（无需响应） - 配置了 MEP 的端口的运营商状态
- 由 MIP 在同一 MD 级别编目，以同一 MA 中的远程 MEP 终止
环回协议
- 用于故障验证 —
Ethernet Ping - MEP 可将单播 LBM 传输到同一 MA 中的 MEP 或 MIP
- MEP 也可以传输组播 LBM（由 ITU-T Y.1731 定义），在此情况下仅同一 MA 中的 MEP 会响应
- 接收MP响应并将LBM转换为单播LBR，发回原始MEP
链路跟踪协议
- 用于路径发现和故障隔离 —
Ethernet Traceroute - MEP 可以传输组播消息 (LTM)，以便发现 MP 和通往同一 MA 中 MIP 或 MEP 的路径
- 沿路径的每个MIP和终止MP将单播LTR返回原始MEP
要将三种协议全部整合到一起并在网络中实施，请完成以下步骤：
- 运行连接检查，以便主动检测软件或硬件故障。
- 检测到故障时，使用环回、CCM 数据库和错误数据库对其进行验证。
- 验证后，运行 traceroute 将其隔离。还可以使用多段 LBM 来隔离故障。
- 如果隔离的故障指向虚电路，则可以使用该技术的 OAM 工具进一步隔离故障；以 MPLS PW 为例，就可以使用 VCCV 和 MPLS ping。
实施案例
配置管理 (UP MEP)
拓扑
为了探索配置，我们创建了一个小型拓扑来进行演示。“域”、“服务名称”和“EVC 名称”所使用的名称如下所示：
Domain: ISPdomain
Domain level: 5
Service Name: XCONN_EVC
EVC Name: EVC_CE1
PE1:
---------------------------Enabling CFM globally-------------------------------------
ethernet cfm ieee
ethernet cfm distribution enable
ethernet cfm global
ethernet cfm traceroute cache
ethernet cfm alarm notification all
ethernet cfm domain ISPdomain level 5
service XCONN_EVC evc EVC_CE1
continuity-check
---------------------------Enabling CFM MEP under EVC----------------------------
int gig4/2
service instance 2100 ethernet EVC_CE1
encapsulation dot1q 2100
xconnect 192.168.3.3 2100 encapsulation mpls
cfm mep domain ISPdomain mpid 102
monitor loss counter
PE3:
---------------------------Enabling CFM globally-------------------------------------
ethernet cfm ieee
ethernet cfm distribution enable
ethernet cfm global
ethernet cfm traceroute cache
ethernet cfm alarm notification all
ethernet cfm domain ISPdomain level 5
service XCONN_EVC evc EVC_CE1
continuity-check
---------------------------Enabling CFM MEP under EVC----------------------------
int gig4/2
service instance 2100 ethernet EVC_CE1
encapsulation dot1q 2100
xconnect 192.168.1.1 2100 encapsulation mpls
cfm mep domain ISPdomain mpid 201
monitor loss counter
验证
显示命令
PE1#show ethernet cfm maintenance-points local
Local MEPs:
--------------------------------------------------------------------------------
MPID Domain Name Lvl MacAddress Type CC
Ofld Domain Id Dir Port Id
MA Name SrvcInst Source
EVC name
--------------------------------------------------------------------------------
102 ISPdomain 5 ccef.48d0.64b0 XCON Y
No ISPdomain Up Gi4/2 N/A
XCONN_EVC 2100 Static
EVC_CE1
Total Local MEPs: 1
PE1#show ethernet cfm maintenance-points remote
--------------------------------------------------------------------------------
MPID Domain Name MacAddress IfSt PtSt
Lvl Domain ID Ingress
RDI MA Name Type Id SrvcInst
EVC Name Age
Local MEP Info
--------------------------------------------------------------------------------
201 ISPdomain 8843.e1df.00b0 Up Up
5 ISPdomain Gi4/2:(192.168.3.3, 2100)
- XCONN_EVC XCON N/A 2100
EVC_CE1 5s
MPID: 102 Domain: ISPdomain MA: XCONN_EVC
在此输出中，你可以看到远程 mpid 和远程 MAC 地址。CFM 状态显示为 up/up。
验证连续性检查
PE1#ping ethernet mpid 201 domain ISPdomain service XCONN_EVC
Type escape sequence to abort.
Sending 5 Ethernet CFM loopback messages to 8843.e1df.00b0, timeout is 5 seconds:!!!!!
Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 4/4/4 ms
PE1#traceroute ethernet mpid 201 domain ISPdomain service XCON$
Type escape sequence to abort. TTL 64. Linktrace Timeout is 5 seconds
Tracing the route to 8843.e1df.00b0 on Domain ISPdomain, Level 5,
service XCONN_EVC, evc EVC_CE1
Traceroute sent via Gi4/2:(192.168.3.3, 2100), path found via MPDB
B = Intermediary Bridge
! = Target Destination
* = Per hop Timeout
--------------------------------------------------------------------------------
MAC Ingress Ingr Action Relay Action
Hops Host Forwarded Egress Egr Action Previous Hop
--------------------------------------------------------------------------------
B 1 ccef.48d0.64b0 Gi4/2 IngOk RlyMPDB
Forwarded
! 2 8843.e1df.00b0 RlyHit:MEP
Not Forwarded ccef.48d0.64b0
嗅探器结果
在 PE1 上放置嗅探器设备，捕获来自远程位置的所有 CFM 数据包。示例如下所示：
在该屏幕截图中：
- 序号 2 和 13 所示为一般连续性检查消息 (CCM)。
- 序号 4、5、6、7 和 8 所示为因 ping 测试而生成的环回应答 (LBR)。
- 序号 10 所示为因 traceroute 测试而生成的线路跟踪应答 (LTR)。
配置管理 (DOWN MEP)
在上一个示例中，CE1可以使用EVC，该CE1位于PE1和PE3后面。您可以在CE1设备上启用关闭MEP，但MD级别更高。此示例中的 MD 级别为 7。
Domain: CEdomain
Domain level: 7
CE1_A
--------------------Enabling CFM globally---------------------------
ethernet cfm ieee
ethernet cfm global
ethernet cfm domain CEdomain level 7
service CUST vlan 2100 direction down (down Mep)
continuity-check
------------------Enabling CFM MEP under interface--------------------
interface GigabitEthernet1/0/1
switchport access vlan 2100
switchport trunk encapsulation dot1q
switchport mode trunk
ethernet cfm mep domain CEdomain mpid 1002 service CUST
CE1_B
--------------------Enabling CFM globally---------------------------
ethernet cfm ieee
ethernet cfm global
ethernet cfm domain CEdomain level 7
service CUST vlan 2100 direction down
continuity-check
------------------Enabling CFM MEP under interface--------------------
interface GigabitEthernet1/0/1
switchport access vlan 2100
switchport trunk encapsulation dot1q
switchport mode trunk
ethernet cfm mep domain CEdomain mpid 2001 service CUST
验证
显示命令
CE1#show ethernet cfm maintenance-points remote
--------------------------------------------------------------------------------
MPID Domain Name MacAddress IfSt PtSt
Lvl Domain ID Ingress
RDI MA Name Type Id SrvcInst
EVC Name Age
Local MEP Info
--------------------------------------------------------------------------------
2001 CEdomain 5835.d970.9381 Up Up
7 CEdomain Gi1/0/1
- CUST Vlan 2100 N/A
N/A 3s
MPID: 1002 Domain: CEdomain MA: CUST
Total Remote MEPs: 1
CE1#show ethernet cfm maintenance-points local
Local MEPs:
--------------------------------------------------------------------------------
MPID Domain Name Lvl MacAddress Type CC
Ofld Domain Id Dir Port Id
MA Name SrvcInst Source
EVC name
--------------------------------------------------------------------------------
1002 CEdomain 7 0023.eac6.8d01 Vlan Y
No CEdomain Down Gi1/0/1 2100
CUST N/A Static
N/A
验证连续性检查
CE1#ping ethernet mpid 2001 domain CEdomain service CUST
Type escape sequence to abort.
Sending 5 Ethernet CFM loopback messages to 5835.d970.9381, timeout is 5 seconds:!!!!!
Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 1/1/1 ms
Total Local MEPs: 1
Till now MIP is not configured on PE1 and PE3 hence output of show command and
traceroute command will be as per below.
CE1#tracer ethernet mpid 2001 domain CEdomain service CUST
Type escape sequence to abort. TTL 64. Linktrace Timeout is 5 seconds
Tracing the route to 5835.d970.9381 on Domain CEdomain, Level 7, vlan 2100
Traceroute sent via Gi1/0/1
B = Intermediary Bridge
! = Target Destination
* = Per hop Timeout
--------------------------------------------------------------------------------
MAC Ingress Ingr Action Relay Action
Hops Host Forwarded Egress Egr Action Previous Hop
--------------------------------------------------------------------------------
! 1 5835.d970.9381 Gi1/0/1 IngOk RlyHit:MEP
Not Forwarded 0023.eac6.8d01
CE1_A 可以通过 traceroute 看到 CE1_B。
现在，请在 PE1 和 PE2 上配置 MIP。
PE1:
interface GigabitEthernet 4/2
service instance 2100 ethernet EVC_CE1
cfm mip level 7
PE2:
interface GigabitEthernet 4/2
service instance 2100 ethernet EVC_CE1
cfm mip level 7
现在，请在 CE1 上检查 traceroute 结果。
CE1#traceroute ethernet mpid 2001 domain CEdomain service CUST
Type escape sequence to abort. TTL 64. Linktrace Timeout is 5 seconds
Tracing the route to 5835.d970.9381 on Domain CEdomain, Level 7, vlan 2100
Traceroute sent via Gi1/0/1
B = Intermediary Bridge
! = Target Destination
* = Per hop Timeout
--------------------------------------------------------------------------------
MAC Ingress Ingr Action Relay Action
Hops Host Forwarded Egress Egr Action Previous Hop
--------------------------------------------------------------------------------
B 1 ccef.48d0.64b0 Gi4/2 IngOk RlyMPDB
Forwarded 0023.eac6.8d01
B 2 8843.e1df.00b0 RlyMPDB
Forwarded Gi4/2 EgrOK ccef.48d0.64b0
! 3 5835.d970.9381 Gi1/0/1 IngOk RlyHit:MEP
Not Forwarded 8843.e1df.00b0
您可以看到traceroute输出中的差异。配置PE1和PE2上的MIP后，会看到中间跳。
调试命令
debug ethernet cfm diagnostic packets
debug ethernet cfm packets
性能管理
关键性能指标 (KPI)
- 帧丢失率 - 在时间间隔 T 内，未送达的服务帧占传递的服务帧总数的百分比 (%)
- 帧延迟 - 服务帧的往返/单向延迟
- 帧延迟差异 - 一对服务帧之间的帧延迟差异
测量 KPI
帧延迟/延迟差异
- 单向或双向测量
- 需要带有时间戳的合成流量
- 需要对单向延迟进行每日定时同步
帧丢失
- 单向帧丢失
- 源到目的 - 远端
- 目的到源 - 近端
- 服务帧丢失（实际丢失）- 需要交换计数器
- 仅适用于点对点 EVC
- 统计帧丢失 - 依赖合成流量
- 多点服务需要合成流量
- 适用于点对点和多点 EVC
思科性能管理解决方案
- 基于 IEEE 802.1ag 和供应商特定 PDU 的以太网性能探测
- 测量单向 FD/FDV/FL 和双向 FD/FDV
- 部分支持多供应商网络
- 通过 IP SLA 进行配置和计划
- 以功能名称发货：
IP SLA for Metro Ethernet
- 基于 Y.1731 PDU 的以太网性能探测
- 在Cisco IOS®中，以下机制的优先级:单向 ETH-DM/双向 ETH-DM、单端 ETH-LM 和思科提议的 Y.1731 扩展 (ETH-SLM) 多供应商互通性
- 通过 IP SLA 配置并计划在软件和硬件辅助下的实施
- 对选定的思科 IOS 和思科 IOS XR 平台逐步停止交付
使用准则和限制
- 思科 7600 实施
- 以下 CFM 场景不支持 Y.1731 PM：
- 交换机端口上的 MEP
- VPLS L2VFI 上的 MEP
- 与网桥域间的服务实例上的 UP MEP
- 与网桥域间的未标记服务实例上的 DOWN MEP
- 双重标记的路由（子）接口上的 MEP
- 端口 MEP
- 管理引擎切换后，将清除 Y.1731 PM 状态
- 需要重新启动 IPSLA
- 端口通道注意事项
- 成员接口必须位于 ES+ 线卡上
- 对丢失探测 (LMM) 而言，所有成员必须位于同一个 NPU 上（此限制不适用于延迟探测）
- 添加/删除成员链接时，会话将变为无效
- 在采用手动 EVC 负载均衡的端口通道上不支持 Y.1731 PM
- 在 mLACP 上不支持 Y.1731 PM
先决条件
- 配置 CFM。
- MD、MA 和 MEP
- 将本地 MEP 配置分发到 ES+ 线卡。
- 将硬件编程为响应传入的延迟测量消息 (DMM)/丢失测量消息 (LMM) PDU
- Router(config)#
ethernet cfm distribution enable
- （可选）配置时间源协议（NTP 或 PTPv2）。 对单向延迟测量必须配置。
- 启用向下同步到线卡。
- Router(config)#
platform time-source
- Router(config)#
- （可选）在 CFM MEP 下启用服务帧每服务类别/合计计数器监控。对丢失探测必须配置。
- Router(config-if-srv-ecfm-mep)#
monitor loss counter
- Router(config-if-srv-ecfm-mep)#
配置管理
前面的命令已在故障管理中启用，因此只需启用 IP SLA 即可开始性能管理。
Ip sla 10
Ethernet y1731 loss LMM domain SPdomain evc EVC_CE1 mpid 201 cos 8 source mpid 102
Frame interval 100
Aggregate interval 180
Ip sla schedule 10 start-time after 00:00:30 life forever.
验证
PE1#show ip sla stat 10
IPSLAs Latest Operation Statistics
IPSLA operation id: 10
Loss Statistics for Y1731 Operation 10
Type of operation: Y1731 Loss Measurement
Latest operation start time: 09:30:11.332 UTC Fri Dec 20 2013
Latest operation return code: OK
Distribution Statistics:
Interval
Start time: 09:30:11.332 UTC Fri Dec 20 2013
Elapsed time: 56 seconds
Number of measurements initiated: 120
Number of measurements completed: 120
Flag: OK
PE1#show ethernet cfm pm session active
Display of Active Session
----------------------------------------------------------------------------
EPM-ID SLA-ID Lvl/Type/ID/Cos/Dir Src-Mac-address Dst-Mac-address
----------------------------------------------------------------------------
0 10 5/XCON/N/A/7/Up ccef.48d0.64b0 8843.e1df.00b0
Total number of Active Session: 1
--> Src-Mac-address: SRC MAC of MEP,check 'show ethernet cfm maintenance-points local'
--> Dst-Mac-address: MAC of dest MEP,check 'show ethernet cfm maintenance-points remote'
PE1#show ethernet cfm pm session detail 0
Session ID: 0
Sla Session ID: 10
Level: 5
Service Type: XCO
Service Id: N/A
Direction: Up
Source Mac: ccef.48d0.64b0
Destination Mac: 8843.e1df.00b0
Session Status: Active
MPID: 102
Tx active: yes
Rx active: yes
Timeout timer: stopped
Last clearing of counters: 08:54:20.079 UTC Sat Dec 20 2013
DMMs:
Transmitted: 0
DMRs:
Rcvd: 0
1DMs:
Transmitted: 0
Rcvd: 0
LMMs:
Transmitted: 3143161
LMRs
Rcvd: 515720
VSMs: Transmitted: 0
VSRs: Rcvd: 0
调试命令
debug ip sla trace <oper_id>
debug ip sla error <oper_id