8021ag和y1731的学习文档.docx
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8021ag和y1731的学习文档
IEEE802.1ag和Y.1731学习总结
1、IEEE802.1ag简介
1、IEEE802.1ag的由来
在传统的电信网络里面，传统电信网络（在一个局域网中同时有且只有一个客户端发送数据，其他客户端必须等待一段时间发送数据）有着专用的管理通道，可以快速发现网络连接的问题，实现快速保护切换，同时提供了丰富的信息供管理员方便地定位故障所在，所以网络稳定性高，可管理行强，定位问题的手段丰富。
但是由于Ethernet的简单性，低成本，高扩展性，对突发流量很好的支持等极具吸引力的优势，传统电信网络逐步向Ethernet发展。
Ethernet网络相比于传统电信网络有着很多的不足，其中一个就是可管理性差，因此IEEE提出了802.1ag等标准来解决这个问题。
2、什么是802.1ag
802.1ag是IEEE提出的一个用于Ethernet网络中进行错误管理的一个标准，即ConnectivityFaultManagement（CFM）.
它提供了如下五中功能：
I、.路径发现
II、故障检测
III、故障确认和定位
IV、故障通知
V、故障恢复
3、跟802.1ag相关的协议
Y.1731:
这是ITU基于802.1ag提出的一个标准，是802.1ag的超集，另外加了一些功能，更加全面地考虑了电信网络的需求。
G.8031和G.8032：
这时两个APS（自动保护切换协议），前者提供Linear保护，后者提供ring保护。
理论上CFM和APS结合起来应用才能完整的提供对一个网络的管理和保护。
前者发现，定位报告故障，后者快速反应，对故障通道进行保护切换。
4、802.1ag的设计理念
802.1ag把整个网络划分成很多的维护域MD（MaintenanceDomain）,MD分为8个层次，层级越高管理的范围越大。
在每个MD里面，针对该MD所提供的每一个服务（service）进行维护管理，这些service会跨越网络中很多个节点，802.1ag的核心思想是在这个service所涉及到的部分或者全部节点上进行维护监控，从而发现故障以及定位出故障的网络段。
参与维护的节点称为维护点（MaintenancePoint）MP，不是配置在brige上，而是配置在brige的某个具体的port上，从而将维护粒度进一步细化。
MP分为MIP（维护中间点，MaintenanceassociationEndPoint）和MEP（维护端点，MaintenancedomainIntermediatePoint,MIP）
每一个service都有两个或者两个以上MEP，这些MEP的组合称为维护关联MA（MaintenanceAssociation,MA）。
每个MA都对应一个服务实例（ServiceInstance）,802.1ag就是对一个个MA进行管理维护，检测MA中的故障。
MA中每个MEP之间都会有fullmesh的连接，每个MEP-MEP之间点到点的连接称为维护实体ME（MaintenanceEntity）。
这时CFM作用的最小单位。
5、维护域（MD）
网络中可以有很多个MD，每个MD都有特定的Level，Level共分为8级。
Level越高管理的范围越大。
同时，每个MD都有一个全局唯一的MDNAME,用于标识该MD。
相同Level的维护域可以不止一个，彼此之间独立，用MD区别。
维护域之间只能相切或嵌套，不能交叠。
6、维护域工作原理
每个维护域的维护者只看到他自己的维护域，底层的维护域为与它直接相邻的上层提供服务。
如下图所示：
CustomerDomain检出出问题之后，管理员只知道MD出了问题，他可以定位出customer设备到provider之间出了问题，还是provider网络出了问题，但是如果是后者，它无法进一步定位具体哪里出了问题。
于是定位工作就交给了ProviderDomain,ProviderDomain跨越了多个OperatorDomain或者结合处出了问题，但是无法进一步定位OperatorDomain里面哪里出了问题，于是定位工作继续交给了OperatorDomain,在OperatorDomain,管理员就可以定位是哪一段网络出了问题，如果OperatorDomain比较大，它仍然可以在里面继续划分低层次的Domain,从而可以有效地缩小故障范围。
7、DomainServiceAccessPoint（DoSAP）
DomainServiceAccessPoint（DoSAP）即维护与服务接入点是一组特殊的服务接入点，它们为外界提供了访问MD的接口，所以都是位于MD的边缘，在802.1ag中会被配置成MEP。
一个MD为外界提供的每个service，都会在该MD中找到至少两个DoSAP。
DoSAP只存在于802.1ag的理论模型中，实际配置中相当于MEP，因为一个MEP就是一个维护域服务接入点。
8、维护关联（MA）
MaintenanceAssociation（MA）,即维护关联。
一个MD通常对外提供多个服务实例，802.1ag最终想维护的并不是domain,而是service,一个MA就唯一地跟一个serviceinstance相关联。
在当前的Ethernet实际部署中，providerdomain里面的MA通常是跟一个EVC（以太虚连接）关联，因为EVC就代表了一个serviceinstance，因为EVC就代表了一个serviceinstance,EVC可以是点对点或点对多点的，相应的MA也就是点对点或点对多点的。
每个EVC的UNI就配置一个MEP，而且是UPMEP。
MA具有以下特性：
I、每个MD可以包含多个MA，而一个MA只能属于一个MD,所以一个MA也继承了该MD的Level属性，只能属于一个特定的Level。
II、每个MA有一个MAname,这个name在它所属的domain里面是唯一的。
III、每个MA有一个MAID，它由两部分组成，分别是MDname和MAname。
这样MAID就是全局唯一的。
为了跟y.1731兼容，MDname可以为空，这样就要求MAname必须全局唯一。
IV、在Ethernet里面，serviceinstance通常由vlanId来标识，而MA又跟serviceinstance一一对应，所以MA跟vlanId之间也是有着某种关联。
通常MA唯一对应着一个VlanId，但是802.1ag允许多个VlanId受一个MA来管理维护，这些vlanId中，有一个vlan是primaryvlan,所有在该MA中传递的报文中，都只会出现vlan。
V、通常，在实践中，MDLevel+vlanId可以唯一的标志一个MA（不同MD中的vlan标志不同的MA）。
但是802.1ag允许同一个MD中，同一个vlan对应多个MA。
9、维护端点（MEP）
MaintenanceassociationEndPoint（MEP）,即维护端点，它是CFM中的核心部件，每个MEP都跟一个特定的DoSAP相关联，配置在DoSAP所在的port上。
MEP负责发起所有的CFM报文，包括CCM,LTM,LBM,从而主动负责pathdiscovery,faultnotification,faultverificationandisolation,faultnotification。
它是一个MA的终结点。
CFM主要的协议行为，状态机都发生在MEP上。
MEP分为两种，分别是UPMEP和DOWNMEP。
根据802.1ag的定义，在一个brige里面，如果一个MEP从LAN侧发送和接收它对应的MA的CFM报文，那么这个MEP就是DOWNMEP；如果一个MEP从BridgeRelay侧发送和接收它对应的MA的CFM报文，那么这个MEP就是UPMEP。
10、维护中间点（MIP）
MaintenancedomainIntermediatePoint（MIP）,即维护中间点，它不能配置在DoSAP上，而只能是ISAP（internalServiceAccessPoint）,它不是一个MA终结点，而是一个中间点，它可以接收中转CCM和LBM、LBR和LTM报文，并能够发送LTR报文。
逻辑上它包含两个MHF（MIPHalfFunction），一个是downMHF,另外一个是UPMHF。
MIP不能主动发送CFM报文，只能相应受到的CFM报文的时候，发送Relay以及转发。
也不负责检测和上报故障。
11、MD\MA\ME\MEP之间的关系
I、一个网络可以有多个MD，每个MD都有一个MDLevel属性，可以有多个相同level的MD。
II、一个MD里面，可以配置多个MA,它们都具有相同的MDLevel,MAname是在MD内唯一的，而MAID则是全局唯一的。
III、每个MA可以对应多个VLAN，但是只能有一个primaryvlan。
IV、实践中，Vlan+mdLevel通常可以唯一决定一个MA，但是有时1ag也允许对应多个MA。
V、每个MA包含多个MEP，而每个MEP只能属于唯一的MA,具有唯一MDLevel,对应唯一的primary。
每个MEP有一个MEPID,这个MEPID在MA内是唯一的，全局不需要唯一。
11、MEP主要功能
I、定期主动发送CCM报文
II、验证收到的CCM报文的正确性
III、丢弃收到的来自lowerlevel的CFM报文
IV、发送LBM报文，接收处理收到的LBR报文
V、发送LTM报文，接收处理收到的LTR报文
VI、维护MEPCCM数据库
VII、可选择性的维护MIPCCM数据库
12、MIP主要功能
I、验证收到的LTM的正确性
II、可选择性地验证收到CCM的正确性并且维护MIPCCM数据库
III、发送回一个LBR来响应收到的LBM
IV、转发收到的LTM并且发送回一个LTR来响应LTM
13、MEP/MIPCCMDatabase
I、每个MEP都必须维护着一个MEPCCMDatabase,这个database是手动配置的，每条记录对应一个remoteMEP。
II、每个MEP和MIP都可选地维护着一个MIPCCMDatabase,这个Database实际上是一个FDB表，每条记录都是一个{Mac,Fid,Port}三元组。
这个记录的都是通过Mac学习动态学到的MEP的信息。
14、CFM通用报文格式
CFM报文由Ethernetheader、Commonheader以及具体报文类型自己的header组成。
Ethernetheader:
MacDa:
具体见CCM\LBM\LBR\LTM\LTR
MacSa:
是发送报文的MP的Mac,在实现的时候通常是bridgeportmac。
IPID:
8902
VLAN:
可以是tagged或者untagged。
CommonHeader
CommonHeader:
CommonHeader紧接在Ethernetheader之后，每个CFM报文都有这个header。
MDLevel
第一个字节高三位比特
Version
第一个字节第五位比特
OpCode
第二个字节
Flags
第三个字节
FirstTLVOffeset
第四个字节
MDlevel:
标志该packet的level
Version:
目前都是0，后面的作为以后的扩展用
OpCode:
表示发的是什么消息
Flags:
它的解释取决于各个OpCode
FirstTLVoffset:
指从这个field往后，知道PDU中第一个TLV之间，有多少个字节。
VarieswithvalueofOpCode:
是指具体的OpCode所对应的header。
EndTLV:
是最后一个TLV，type=0,没有length和value
OpCode的取值对应消息类型：
CFMPDUororganization
OpCoderange
ReservedforIEEE802.1
0
ContinuityCheckMessage（CCM）
1
LookbackReply（LBR）
2
LookbackMessage（LBM）
3
LinktraceReply（LTR）
4
LinktraceMessage（LTM）
5
ReservedforIEEE802.1
6-31
DefinedbyITU-TY.1731
32-63
ReservedforIEEE802.1
64-255
TLV格式：
Type
第一个字节
Length
第二到第三个字节
（Value）
第四个字节
TLV中Type格式：
TLVororganization
Typefield
EndTLV
0
SenderIDTLV
1
PortStatusTLV
2
DataTLV
3
InterfaceStatusTLV
4
ReplyIngressTLV
5
ReplyEgressTLV
6
LTMEgressIdentifierTLV
7
LTREgressIdentifierTLV
8
ReservedforIEEE802.1
9---30
Organization-SpecificTLV
31
DefinedbyITU-TY.1731
32---63
ReservedforIEEE802.1
63---255
15、CCM
CCM（ConnectivityCheckMessage）,专门用来进行故障检测。
CCM报文的MacDa可以是单播地址（仅仅用于兼容Y.1731以及用于PBT）,也可以是多播地址。
多播地址是01-80-C2-00-00-3y，其中y=MDLevel。
CCM报文中携带的vlan是它所属的MA的primaryvlan。
CCM报文格式如下：
CommonCFMHeader
1-4字节
SequenceNumber
5-8字节
MaintenanceassociationEndPointIdentifier（MEPID）
9-10字节
MaintenanceassocaitionIdentifier（MAID）
11-58字节
DefinedbyITU-TY.1731
59-74字节
Reservedfordefinitioninfutureversionoftheprotocol
在当前版本中，这个field不存在，用于扩展
OptionalCCMTLVs
在版本0的CCM中，值为70
EndTLV（0）
对于CCM中的CommonHeader中的flags字段，最高bit代表RDI，最低3个bits代表interval,其它4个bits保留。
RDI作为一个bit携带在CCM的flags中，被remoteMEP用来告诉localMEP，该localMEP或者localMEP到这个remoteMEP的单向连接出现了问题。
由于CCM不需要reply，所以一个MEP并不知道它发送到remoteMEP的CCM报文是否被收到了，并且是否正确。
因此，才需要在CCM中携带RDI这个bit。
如果一个MEP从一个remoteMEP收到一个CCM，RDI被置为0，那这就意味着这个remoteMEP正在正常地从localMEP接受CCM。
否则，如果RDI被置为1，则意味着remoteMEP已经检测到了该localMEP的defect。
对于CCM序列号,每个传输的CCM报文里面需要包含序列号（sequencenumber）,这个sequencenumber可以帮助管理员来检测并且计算保丢失情况。
偶尔的包丢失意味着网络可能负担太重，或者某些link不稳定等，这可以帮助管理员尽早发现问题，在转发路径最终出问题之前，就预先认识到问题并且及时采取措施。
对于检测出的defect,有如下类型：
defect
priority
variable
highestdefect
highestdefectpri
importance
xconCCMdefect（20.23.3）
defxconCCM
5
most
errorCCMdefect（20.21.3）
deferrorCCM
4
someRMEPCCMdefect（20.33.5）
defremoteCCM
3
someMACstatusdefect（20.33.6）
defMACstatus
2
someRDIdefect（20.33.7）
defRDICCM
1
least
xconCCMdefect:
表示收到了一个或者多个crossconnect的CCM报文，所谓Crossconnect是指MD有交叉，导致MEP收到了lowerlevel的CCM报文。
errorCCMdefect:
表示收到了一个或者多个错误的CCM报文。
someRMEPCCMdefect:
表示至少从一个RemoteMEP那里收到了错误的CCM报文。
someMACstatusdefect:
表示至少有一个remoteMEP正在报告它的InterfaceTLV不是isUp。
someRDIdefect:
表示至少有一个remoteMEP发过来的CCM中，RDIflag被置为1。
CCM的每个defect优先级不同，具体见上表格。
优先级的一个重要作用是进行defect报告抑制。
当MEP检测到一个defect之后，马上上报，然后起一个timer,在timer没有过期之前，如果又检测到了高优先级的defect，会立即上报，但是如果检测到低优先级或者同优先级的defect则不再上报，从而达到抑制的目的。
CCM的传输是一种主动的OAM功能：
当MEP将按照已配置的传输周期那样周期性的发送CCM帧，它的传输周期如下所示：
周期
Interval值
注释
3.3ms
1
保护转换应用默认的传输周期
10ms
2
每秒100帧的传输速率
100ms
3
性能检测应用默认的传输周期
1s
4
差错管理应用默认的传输周期
10s
5
每分钟6帧的传输速率
1min
6
每分钟1帧的传输速率
10min
7
每小时6帧的传输速率
invalid
0
无效的值
MEP接收到一个CCM帧时，将对它进行检查，以确保它的MAID与接收MEP中配置的MAID相匹配，并且CCM帧中的MEPID是配置的对等MEPID清单之中的一个。
CCM帧中的信息在接收MEP中将按目录分类。
CCM帧能检测出不同的故障情况，它们包括：
a.如果在相当于接收MEPCCM传输周期3.5倍的时间间隔内未从一个对等的MEP接收到任何的CCM帧,与对等MEP连续性的丢失就检测出来了。
b.如果接收到一个CCM帧，其MA等级低于接收MEP的MA等级，非期望的MA等级就检测出来了。
c.如果接收到一个CCM帧，它具有同样的MA等级，但MA不同于该接收的MA自身的MAID，错误混入就检测出来了。
d.如果接收到一个CCM帧，它具有同样的MA等级且正确的MAID,但带有不正确的MEPID,包括接收到MEP自身的MEPID,那么非期望MEP就检测出来了。
e.如果接收到一个CCM帧，它具有同样的MA等级、正确的MAID和正确的MEPID,但是周期字段值不同于接收MEP自身的CCM传输周期，那么非期望的周期就检测出来了。
16、LBM和LBR
以太网环回功能（ETH-LB）用于检验一个MEP与一个MIP或对等的MEP的连通性。
MEP通过LBM帧和LBR帧进行以太网环回功能。
其中LBM的报文格式如下：
CommonHeader
1-4字节
Sequencenumber
5-8字节
Reservedfordefinitioninfutureversionoftheprotocol
在当前版本中，这个field不存在，用于扩展
TLV
任选的TLV，如果没有则是终了TLV
EndTLV
终了TLV
LBM帧的CommonHeader的信息如下表所示：
MDLevel
第一个字节前三个bit
Version
第一个字节的后5个bit，目前数值总为0
OpCode
第二个字节，值为3
Flag
第三个字节，全置为0
FirstTLVOffset
第四个字节，置为4
LBR的报文格式与LBM的一样，只有OpCode值置为2，源地址和目的地址交换，剩下的信息都是从LBM上复制下来的。
LBM的其他信息如下：
TLV
如果存在，可以是数据TLV或测试TLV
EndTLV
全0字节
LBM的TLV的信息如下：
type
length
value
DataTLV
值为3
Value长度，单位字节
任意的bit码型
TestTLV
置为32
同上
同上，多一个码型种类
以太网环回功能分为两种：
a、单播的ETH-LB
单播的ETH-LB有如下应用应用：
I、验证一个MEP与一个MIP或一个对等MEP间的双向连通性。
II、在一对对等的MEP之间，执行双向的服务期间或服务中断时的诊断测试，包括带宽通量的验证、检测比特误码率等。
带有单播ETH-LB信息的帧可以用多种方式发送，用于不同的按需控制类型，例如单次传输、重复性传输等。
当用于双向诊断测试时，MEP向一个对等的MEP发送带有ETH-LB请求信息的单播帧。
ETH-LB请求信息包含测试码型。
当执行服务中断的诊断测试时，数据业务流将不传递给被诊断ME的任何一侧。
单播的LBM帧由MEP在按需的基础上发送。
当用于双向炎症性时，MEP发送一个单播的LBM帧，地址指向远端的MIP或远端对等的MEP,并带有指定的插在交易ID/序列号的交易ID。
在传输了单播LBM帧之后，MEP将其往在5s的时间内接收到一个单播LBR帧。
因此，发送的交易ID应由该MEP至少在单播LBM帧发送后的5s时间内加以保持。
对于每一个单播LBR帧。
因此，发送的交易ID应由该MEP至少在单播LBM帧发送后的5s时间内加以保持。
对于每一个单播LBM帧，必须使用不同的交易ID,且在1min时间内来自同一个MEP的交易ID不能重复。
MEP可以任选地使用数据TLV或测试TLV。
当配置要求检查不同帧长度的传输是否成功时，MEP将使用数据TLV。
然而，当用于诊断测试时，MEP将发送单播的LBM帧时，MEP将发送单播的LBM帧，地址指向远端对等的MEP，并带有测试TLV。
测试TLV用于运载与该MEP相联系的测试信号发生器产生的测试码型。
当MEP被配置要进行服务中断的诊断测试时，该MEP还将在LBM帧发出的相反方向上，以客户的MA等级产生相应的LCK帧。
每当MIP或MEP接受
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