Cisco BFD

Bidirectional Forwarding Detection (RFC 5880) är ett protokoll som är framtaget för att snabbt kunna upptäcka problem med paketförmedling mellan två grannar. Det är från början utvecklat av Cisco och Juniper. Det är helt oberoende av vilken topologi, media eller routing-protokoll som används. Olika typer av kontrollplansprotokoll kan utnyttja BFD-protokollets feldetektering. Genom snabb feldetektering kan olika kontrollplansprotokoll agera på ett problem snabbare. BFD är en viktig komponent för att sänka konvergenstider (recovery) inom ett nätverk. Det har en gemensam interface-down-event-detection-mekanism som andra protokoll kan utnyttja för sin feldetektering, exempel på detta är routingprotokollen (även IS-IS som inte är IP-baserat), PIM, HSRP och MPLS pseudowires. Samtidigt som det är mindre CPU-krävande än andra tekniker för feldetektering, t.ex. det traditionella att skicka och behandla Hello-paket.

Beroende på IOS-version finns det stöd för BFD forwarding på point-to-point IPv4, IPv6 och GRE-tunnlar. Det är ej supporterat på VTI och det bör ej köras på virtual-template eller dialer interfaces. BFD-paket matchar ej på QoS-policy för self-generated packets. BFD är alltid unicast och CEF är ett krav på de inblandade enheterna.

Paket

Control packet:

Echo packet:

Konfiguration

BFD finns i version 0 och 1. Den största skillnaden är att version 1 stödjer echo mode, se nedan. Cisco IOS kör version 1 default och kan inte konfigureras att köra version 0, men är bakåtkompatibel med det ifall det kommer in v0-paket från någon annan. BFD kan köras i asynchronous mode eller demand mode men IOS sätter alltid Demand bit till 0.

Aktivera
Ange tröskelvärden per interface, detta måste göras innan BFD kan användas eftersom det inte finns några default (OBS ip unnumbered interfaces stöds ej). Dessa värden jämförs med andra sidan och de behöver inte matcha utan de högsta värdena är de som används. (Den första 50 är min_tx)

interface gi2
 bfd interval 50 min_rx 50 multiplier 3

Sedan måste man registrera det protokoll som ska dra nytta av BFD. Detta görs per protokoll, se t.ex. BFD-konfiguration för HSRP, OSPF och BGP. Det är på så sätt BFD får reda på vad andra sidan har för adress så ett grannskap är möjligt. Efter att detta är gjort drar BFD igång och upprättar grannskap. Om andra sidan inte har slagit på BFD kommer varje BFD Control message besvaras med en ICMP (Type 3) Destination Unreachable och grannskapet förblir Down.

Verifiera genom att kolla grannskap och vilka protokoll som utnyttjar BFD.

show bfd neighbors
show bfd neighbors details | i Registered
show bfd summary client

Felsök

show monitor event cef bfd all
show bfd drops
debug bfd event
debug bfd packet

IPv6, vissa plattformar har problem med att BFD-sessioner över IPv6 går ner med jämna mellanrum. En workaround för detta är att sätta automatisk refresh av ND-cachen.

interface gi2
 ipv6 nd cache expire 120 refresh

Avaktivera
Man kan även avaktivera BFD per interface utan att ta bort konfigurationen, då skickas fem Control messages med code Admin Down till andra sidan.

interface gi2
 ip ospf bfd disable

Admin Down:

Echo mode

Om andra sidan är långsam på att svara pga överlastad CPU sätter BFD interfacet som down fast det inte är det. Vill man slippa detta kan man höja timers men då försvinner meningen med BFD. För att lösa det kan man använda Echo mode, då kommer inte BFD-paketen att gå till andra sidans CPU utan vända direkt på interfacet (i ASIC:en). Detta är default på Cisco-enheter. Eftersom echo-paket som inte påverkar CPUn används för feldetektering behövs inte BFD-kontrollpaketen skickas lika ofta. Detta går att ställa manuellt med slow-timers och påverkar inte hur ofta echos skickas. BFD control packets är UDP från 49152 till 3784 som kan skickas multihop. Echo packets är UDP till 3785 och fungerar endast single hop.

bfd slow-timers <msec>
show bfd neighbors details

Stäng av echo mode på ett interface, inga BFD-echos skickas eller forwardas. ip redirects behövdes stängas av förr för echo mode men det är inte ett krav längre. Om man kör Unicast Reverse Path Forwarding på ett interface måste man stänga av echo mode eftersom echo packets rejectas av uRPF och grannskapet kommer att flappa kontinuerligt.

no bfd echo

BFD kan köras i både mjukvara och hårdvara.

show bfd neighbors details | i Session Host
show bfd neighbors hardware

Template

Man kan skapa en template som man sedan använder på alla interface. Då kan man använda authentication och dampening samt få stöd för microsekunder.

bfd-template single-hop BACKBONE
 interval microseconds min-tx 50000 min-rx 50000 multiplier 3
 authentication sha-1 keychain BFD
 dampening 10 1000 1000 10

interface Gi2
 bfd template BACKBONE

Verify

show bfd neighbors dampening 
show bfd neighbors dampened

Static routes

BFD går faktiskt att använda med static routes, man måste bara berätta vilken next-hop som ska monitoreras. I associated mode associeras den statiska routen med den statiska BFD-grannen om routens next-hop matchar den. I unassociated mode kommer alltid grannen att requesta en BFD-session om interfacet har BFD-konfiguration, detta är användbart om det inte finns någon static route än.

ip route static bfd gi2 1.1.1.1 [unassociate]
ip route 10.0.0.0 255.255.255.0 gi2 1.1.1.1

show ip static route

NX-OS

Det mesta av ovan gäller Nexus-switchar också (med eventuell syntaxskillnad) men det finns funktioner som är unika. BFD timers kan konfas globalt och det finns default-värden, 50ms x 3. På vissa linjekort kan man ställa intervall ner till 15ms.

feature bfd

bfd interval 50 min_rx 50 multiplier 3 

router ospf 1
 bfd

ICMP/ICMPv6 redirects bör stängas av på de interface (även SVI:er) där man kör BFD.

interface e1/1
 no ip redirects 
 no ipv6 redirects 

Subinterface
BFD upprättar ju sessioner på alla subinterface som är konfade med BFD men man kan optimera det. Det subinterface med lägst vlan id blir master och kommer att använda huvudinterfacets inställningar medans övriga subinterface kör med slow timers. Om master får BFD timeout så markeras alla subinterface som down av BFD. Detta funkar endast mellan Cisco NX-OS devices och konfas på huvudinterfacet.

interface ethernet 2/1
 bfd optimize subinterface

Port Channel
Detta är ingen Nexus-specifik feature men på en L3 port channel kan NX-OS låta BFD upprätta session över varje fysisk länk som ingår i LAG:en. Klienterna får det aggregerade resultatet dvs sålänge en länk är uppe så rapporterar BFD att länken är uppe. Man måste slå på LACP innan man enablear BFD.

interface port-channel 20
 bfd per-link