学习总结之ETH OAM:Y.1731与CFM

0，OAM 的定义

OAM(Operations, Administration, and Maintenance) 即操作、管理和维护。

该机制在传统电信网中已应用很久了，主要是通过故障检测、告警、定位和隔离等手段提高网络的运维水平。

目前，各标准化组织正在完成和已经完成的以太网OAM相关标准有：

ü IEEE 802.3-2005 第57章（原IEEE 802.3ah 第57章）

ü 城域以太网论坛制定的E-LMI（Ethernet Local Management Interface）

ü Connectivity Fault Management (CFM)即IEEE 802.1ag

ü ITU-T和城域以太网论坛制定的Y.1731，可兼容802.1ag

一， OAM的用途

1.2.1 连通检测

即检测链路是否能正常传输报文，一般各种OAM协议都采用周期性发送特定报文的方式完成，当一定数量的报文丢失，便判断为链路不可用。例如：在802.3 OAM中，每秒发送一个Information报文，当连续5个报文丢失时，认为链路断开；在802.1ag中，周期性地（周期可配置）发送CCM报文，连续3个报文丢失则认为对方已不可达；在MPLS OAM中，则周期性地发送CV报文和FFD报文。

1.2.2 环回

主要目的是检测链路的双向连通性。方法是将报文发送到目标实体，并由目标实体应答报文，发送者根据返回报文的情况判断连通性。在发送和返回的报文中可以携带各种信息。例如：IP协议中的ping；802.3 OAM中的远端环回；802.1ag中的loopback；MPLS OAM中的LSP Ping。

由于处于物理层，802.3的环回同其他OAM类协议的环回有所不同。802.3的环回是一种物理状态，而不是报文处理流程。

远端环回分为主动端和被动端。主动端发起环回，向被动端发送一个回环报文，被动端收到环回报文后，将本端设置为环回状态。在这种状态下，被动端收到的所有非OAM报文均被原封不动地返回。这种状态是一种测试状态，显然，其他协议将不能正常工作，对于上层协议来说，该链路实际上处于Down状态。

被动端处于环回状态时，不再发送除OAM报文之外的其他报文。这时，主动端将收到的所有非OAM报文丢弃。

连通性检测（CC）适合检测单向的连通性失败，而环回适合检测双向的连通性失败。用于环回检测的两种报文都是单播报文，MEP所发出的LBM报文的目的MAC地址可以由管理员输入，或者从MEP的CCM数据库中查询。

1.2.3 链路跟踪

方法是将报文发送到目标实体，处于发送路径上、能识别该报文的设备向源实体回应报文。源实体通过收到的回应报文确定到达目标实体所经过的路径。例如：IP协议中的traceroute ；在802.1ag协议中使用的linktrace。

实现方式：由MEP发送链路跟踪报文（LTM）给目标MEP，目标MEP及链路跟踪报文（LTM）路过的MP接收到并返回链路跟踪回复报文（LTR），源MEP根据返回的LTR确认链路情况和报文转发情况。并可以获得到达目标MAC所经过的路径。

链路跟踪报文（LTM）的目的MAC地址是组播地址，也是一组8个地址，最后三个比特位表示维护域级别。在这里，需要区分链路跟踪的“目标MAC”和“目的MAC”。用于确定链路的目标MAC，也就是LTM的最终目标，放在LTM报文的数据中。很显然，如果LTM报文是单播报文的话，处于链路中间的MP将无法收到该报文，从而无法回复。

处于链路中间的MP接收到LTM后，会从报文中解析出它的目标MAC地址，根据该MAC地址，查找本地的MAC地址表。然后向源端回应一个LTR，并且继续向查到的端口发送LTM组播报文。LTM报文就这样接力似的被传递到最终的目标，源端也就收到了路径中的所有实体的回应。

1.2.4 错误指示

可分为前向错误指示和反向错误指示。在一个路径上，当某个节点发现源节点发送的报文有错误时，它可以通知其他节点，它可以沿着这个路径向下游发送通知，起到预防的作用，这就是前向错误指示；它也可以沿着路径逆向传递，告诉发送者，它发出的报文有错误。

在各种协议中，反向错误指示更常见。一般来说，报文的发送者感知不到自己发出的报文有错误，它只能通过其他节点的反馈来了解自己。错误指示的形式多样，可以是单独的报文，也可以是插入到周期性报文中的比特位或TLV。

二、协议说明

2.1 802.3ah

802.3 OAM协议属于慢速协议（slow protocol），另一个著名的慢速协议是链路聚合控制协议（LACP）。慢速协议具有如下共同特点：

ü 每秒钟传输的报文不超过10帧。

ü 协议报文（PDU）不带VLAN Tag。

ü 协议报文目的地址为01-80-C2-00-00-02。

ü 协议报文的Type域为88-09。

ü 协议报文不能被转发。（802.3 OAM监控一段链路，从一个以太网口到另外一个以太网口，中间不能经过其他设备。）

2.2 802.1ag

802.1ag针对MAC地址，它判断相应的MAC地址是否可达，从而获得二层网络的相应工作状态和路径。

2.3 重要概念：

域：在逻辑上将网络从内到外划分为不同的层次，称作维护域（Maintenance Domain），维护域可以嵌套，不能交叉，这样，在出现问题时，可以通过问题所在的域的范围判断问题的归属。这个想法的目的是将运营商网络同用户网络隔离开，或者说将网络在逻辑上同实际使用者对应起来，从而产生清晰的界面。当出现问题时，通过在不同域中的判断确定问题的具体位置。

级别：协议中区分不同层次的域的方法是为每个域定义一个级别（level），高级别的域可以嵌套低级别的域。高低级别的域之间是不通信息的，它们各自通报本域内的错误，范围较大的域的802.1ag报文可以穿过较小的域，范围较小的域的报文不可以发送到域的外面。

维护域（Maintenance Domain）：是进行错误管理的一部分网络，维护域的边界由维护端点（MEP）围成。它由维护域名称（一个字符串）唯一标识。它具有的另外一个属性是维护域级别。

维护集（Maintenance Association）：维护集属于某个维护域，由维护域内唯一的名称（一个字符串）标识。它具有的另外一个属性是VLAN。

维护集是指MD中的一个集合，包含一些MP。用“MD名+short MA名”来标识。MA属于一个VLAN，MA中的MP所发送的报文在该VLAN内被转发，同时也接收MA内其它MP发送的报文，因此，MA也被称为服务实例（Service Instance，SI）。

MEP(维护端点)：维护域是有边界的，它的边界就是一个个的端口，因此，只要在边界端口上配置一个实体就可以了，这个实体叫做维护端点（Maintenance association End Point或MEP）。当所有的边界端口都配置了维护端点，域的边界就确定了，域的范围也确定了。MEP属于某个维护集，从维护域和维护集中继承了它们的属性：级别和VLAN。维护端点用一个整数唯一标识，称为MEPID。该整数在维护集内是唯一的。维护端点可发出802.1ag报文。

MIP（维护中间点）：在维护域内的端口上也可以配置实体，叫做维护中间点（Maintenance domain Intermediate Point或MIP）。MEP和MIP统称为维护点（Maintenance Point）。维护点是本协议功能实现的主体，所有的功能均通过维护点的处理得以体现。MIP属于某个维护集，从维护域和维护集中继承了它们的属性：级别和VLAN。维护中间点仅回应收到的802.1ag报文，不会自己主动发出。

2.3 重要参数：级别和VLAN

有两个基本的参数贯串了802.1ag协议的处理，它们就是维护域的级别（level）和它所服务的VLAN。这两个参数将网络进行了划分，它们影响到维护点的归属，影响到802.1ag的报文内容、MAC地址，影响到报文的处理等。

维护域共分为8个级别，从0～7，数字越大，代表的维护域范围越大。级别较小的域中的1ag报文不能穿过域的边界进入到较大的域中。由于各级别的维护域是嵌套的，如果在级别较大的域中发现了较小级别的报文，就属于一种错误，维护域中的维护点就会报告错误。错误的处理则是系统管理员的工作，有时候可能是网络的错误，也有时候可能就是系统管理员配置错误。VLAN当然是很重要的，这是目前二层网络的基础，802.1ag协议报文是带有VLAN Tag的，

之所以为这两个参数特意写了一节，是因为所有的维护点都具有这两个特性，理解了它们，就更容易理解本标准的基本概念。

三、MP详解

3.1 配置MEP

当我们配置MEP的时候，顺序如下：

ü 配置一个维护域，指定它的维护域名称和级别。

ü 在维护域内配置一个维护集，指定它的维护集名称和VLAN。

ü 在端口上，配置维护集中的MEP，指定它的MEPID和方向。

在一个端口上配置MEP时，必须要确定维护域在MEP的哪个方向，就象在两个国家的边界上设立界碑，单有界碑是不够的，必须在某一面标明国家，不然谁也不知道哪面是哪个国家。

方向向外的MEP称为Down MEP，在早期的草案中用Outward表示；方向向内的MEP称为Up MEP，在早期的草案中用Inward表示。

MEP同维护域的相对位置明确了，它的行为才明确。因为MEP仅向维护域内发送报文。当主动发送报文时，包括CCM、LBM和LTM，外向MEP是在配置了MEP的端口上发送的；而内向MEP则不在它所配置的端口上发送，它向其他没有配置MEP（指同域同VLAN）的端口发送。同样，接收报文也是这样，MEP仅从维护域内部接收报文，外部发来的报文被认为是错误的，直接丢弃。外向MEP从它所配置的端口上接收报文；内向MEP则从其他端口上接收报文，或者说，它接收的是从其他端口转发来的报文。

即如果MA中的报文是从配置端口接收的，则是外向的，同理做为外向MEP，只能通过MEP所在端口向网络上发送报文；反之，如果MA中的报文是从其它端口接收的，则MEP是内向，内向MEP不能通过其所配置端口向网络发送报文。

3.2 MIP

MIP响应LBM和LTM报文.

MIP并不是直接配置的，它是由系统根据一定的规则计算生成的。规则是可以配置的，分为explict和default，它的计算规则见表1。MIP是在每个VLAN内单独计算的。在一个VLAN内，不同级别的维护域内会配有维护集（MA），这些维护集的VLAN属性相同，但所处的级别不同。

表1 生成MIP的规则表

低级别MA上是否存在MIP	配置的规则参数	低级别MA上是否存在MEP	是否创建MIP
是	―	―	否
否	explicit	否	否
	explicit	是	是
	default	―	是

在每个端口和每个VLAN上，系统根据规则表从没有MEP的最低级别开始计算该级别是否应该产生MIP。需要考虑的限制条件如下：

ü 第一条规则，在一个端口上，每个维护集中至多只有一个MIP。因此，系统会判断在低级别的MA上是否有MIP，如果已经有了，本级别就不会再生成；如果没有，则继续后面的计算。

ü 第二条规则，当系统管理员所配置的规则是default时，则生成一个MIP。

ü 第三条规则，当系统管理员所配置的规则是explicit时，则需要判断在低级别的MA上是否配置了MEP，如果配置了MEP，则本级别生成MIP；如果没有配置MEP，则本级别不生成MIP。

参考资料：

1， http://www.h3c.com.cn/MiniSite/H3care_Club/Data_Center/Net_Reptile/The_One/Home/Catalog/200911/655240_97665_0.htm

2， http://www.maipu.cn/product/detail.asp?id=3268