BFDがネットワーク障害を検出する方法を理解する

Bidirectional Forwarding Detection(BFD)プロトコルは、ネットワーク内の障害を検出する単純なhelloメカニズムです。ルーティング デバイスのペアは、BFD パケットを交換します。デバイスは、指定された一定の間隔で hello パケットを送信します。デバイスは、ルーティングデバイスが指定した時間経過後に応答を受信しなくなった場合に、ネイバー障害を検出します。

Feature Explorerを使用して、特定の機能に対するプラットフォームとリリースのサポートを確認します。

ご使用のプラットフォームに関連する注意事項については、「 プラットフォーム固有の BFD 動作 」セクションを参照してください。

• 利点
• BFD セッションのタイプ
• シングルホップおよびマルチホップ BFD

Junos OS リリース 24.3R1 以降、vSRX 3.0 に BFD(双方向フォワーディング検知)障害検知に分散モードが導入されました。このサポートに伴い、vSRX 3.0に専用のCPUオフロード機能も追加されました。専用オフロード CPU 機能は、フロー スレッドを再スケジュールし、NIC 上の DPDK フロー フィルターを使用して、優先度の高いパケット(BGP、RIPv2、OSPF、PIM、マルチキャスト、IGMP、シングルホップ BFD、マルチホップ BFD)を専用フロー スレッドに移動します。これにより、フォワーディングプレーンがオーバーサブスクライブしてパケットがドロップする場合でも、機能パケットは専用のフロースレッドまたはキューによって処理されます。

フロー スレッド全体がトラフィックの転送から削除されるため、パケット スループットが低下することがあり、このパフォーマンスへの影響は小規模な vSRX 3.0 展開でより顕著になります。

vSRX 3.0 で専用オフロード CPU 機能を有効にするには、 set security forwarding-options dedicated-offload-cpu コマンドを実行します。

この機能を設定すると、syslog 出力に「Warning, you have enabled dedicated-offload-cpu, this will have have a performance impact」という警告メッセージが表示されます。

専用のオフロード CPU がない場合、パケット転送エンジンでメモリまたは CPU のしきい値に達し、パケットがドロップされるオーバーサブスクリプションの場合、Fast BFD パケットもドロップされ、BFD フラッピングが発生する可能性があります。

パケット転送エンジンの現在の専用オフロード CPU ステータスを表示するには、 show security forward-options dedicated-offload-cpu コマンドを使用します。このコマンドは、パケット転送エンジンで専用オフロード CPU 機能を有効または無効にしているかどうかを表示します。

• 利点
• vSRX 3.0 の専用オフロード CPU の制限事項
• 分散構成とサポート

# set interfaces lo0 unit 0 family inet 
# set interfaces lo0 unit 0 family inet6 
# set interfaces lo0 unit 0 family mpls

インラインBFDは、インラインBFDとハードウェアアシストインラインBFDの2種類がサポートされています。 インラインBFD セッションは、FPCソフトウェアで実行されます。 ハードウェア支援のインラインBFD セッションは、ASICファームウェアで実行されます。サポートは、デバイスとソフトウェアのバージョンによって異なります。

• 利点
• インラインBFD
• ハードウェア支援インラインBFD
• 構成

BFDセッションダンピングは、定義された閾値を超えた場合に、設定された期間、BFDセッションの状態変化を減衰させることで、過剰なBFDフラップ通知を防ぐことができます。

• 利点
• 概要
• 構成

Bidirectional Forwarding Detection(BFD)プロトコルは、ネットワーク内の障害を検出する単純なhelloメカニズムです。BFDは、さまざまなネットワーク環境とトポロジーで動作します。ルーティング デバイスのペアが BFD パケットを交換します。Helloパケットは指定された、定期的な間隔で送信されます。ルーティングデバイスが一定時間経過した後に応答を受信しなくなった場合に、ネイバー障害が検出されます。BFD障害検出タイマーは、静的ルート障害検出メカニズムよりも制限時間が短いため、より高速に検出できます。

BFDの障害検出タイマーは、より速くまたは遅くするように調整できます。BFD障害検出タイマーの値が低いほど、障害検出は速くなり、その逆も同様です。たとえば、隣接関係に障害が発生した場合(つまり、タイマーが障害を検出する速度が遅くなる)に、タイマーをより高い値に適応させることができます。または、ネイバーは、設定された値よりも高い値のタイマーをネゴシエートできます。BFDセッションのフラップが15秒間に3回以上発生すると、タイマーはより高い値に適応します。バックオフアルゴリズムは、ローカルBFDインスタンスがセッションフラップの原因である場合に、受信(Rx)の間隔を2つ増加させます。リモートBFDインスタンスがセッションフラップの原因である場合は、送信(Tx)の間隔が2つ増加します。 clear bfd adaptation コマンドを使用すると、BFD 間隔タイマーを設定した値に戻すことができます。 clear bfd adaptation コマンドはヒットレスであり、コマンドがルーティングデバイスのトラフィックフローに影響を及ぼすことはありません。

デフォルトでは、BFDはシングルホップの静的ルートでサポートされています。

障害検出を有効にするには、静的ルート設定に bfd-liveness-detection ステートメントを含めます。

Junos OS リリース 9.1 以降では、IPv6 スタティック ルートで BFD プロトコルがサポートされています。グローバル ユニキャストおよびリンクローカル IPv6 アドレスは、スタティック ルートでサポートされています。BFD プロトコルは、マルチキャストまたはエニーキャスト IPv6 アドレスではサポートされていません。IPv6の場合、BFDプロトコルはスタティックルートのみをサポートしており、Junos OS リリース9.3以降でのみサポートされています。BFD の IPv6 は、eBGP プロトコルでもサポートされています。

IPv6スタティックルートにBFDプロトコルを設定するには、[edit routing-options rib inet6.0 static route destination-prefix]階層レベルでbfd-liveness-detectionステートメントを含めます。

Junos OS リリース 8.5 以降では、ホールドダウン間隔を設定して、状態変更通知が送信される前に BFD セッションが稼働したままでなければならない時間を指定できます。

ホールドダウン間隔を指定するには、BFD設定に holddown-interval ステートメントを含めます。0〜255,000ミリ秒の範囲の数値を設定できます。デフォルトは 0 です。BFD セッションがダウンし、ホールドダウン間隔中に再びアップした場合、タイマーが再起動されます。

障害検知のための最小の送受信間隔を指定するには、BFD設定に minimum-interval ステートメントを含めます。

この値は、ローカル ルーティング デバイスが Hello パケットを送信する最小間隔と、ルーティング デバイスが BFD セッションを確立したネイバーからの応答を受信することを期待する最小間隔の両方を表します。1〜255,000ミリ秒の範囲の数値を設定できます。オプションとして、このステートメントを使用する代わりに、 transmit-interval minimum-interval および minimum-receive-interval ステートメントを使用して、最小の送信間隔と最小受信間隔を個別に設定できます。

障害検出の最小受信間隔を指定するには、BFD設定にminimum-receive-intervalステートメントを含めます。この値は、ルーティング デバイスが BFD セッションを確立したネイバーからの応答を受信することを期待する最小間隔を表しています。1〜255,000ミリ秒の範囲の数値を設定できます。オプションとして、このステートメントを使用する代わりに、[edit routing-options static route destination-prefix bfd-liveness-detection]階層レベルでminimum-intervalステートメントを使用して最小受信間隔を設定することができます。

発信元インターフェイスがダウンと宣言される原因となる、ネイバーが受信しなかった hello パケットの数を指定するには、BFD 設定に multiplier ステートメントを含めます。デフォルト値は 3 です。1〜255の範囲で設定できます。

検出時間の適応を検出するためのしきい値を指定するには、BFD設定に threshold ステートメントを含めます。

BFD セッションの検出時間がしきい値以上の値に適応すると、1 つのトラップとシステム ログ メッセージが送信されます。検出時間は、 minimum-interval または minimum-receive-interval 値の乗数に基づきます。しきい値は、これらの設定値のいずれかの乗数よりも高い値でなければなりません。たとえば、 最小受信間隔 が 300 ミリ秒で、 乗数 が 3 の場合、合計検出時間は 900 ミリ秒になります。したがって、検出時間のしきい値は 900 より大きい値でなければなりません。

障害検知のための最小送信間隔を指定するには、BFD設定に transmit-interval minimum-interval ステートメントを含めます。

この値は、ローカル ルーティング デバイスが BFD セッションを確立したネイバーに Hello パケットを送信する最小間隔を表しています。1〜255,000ミリ秒の範囲の値を設定できます。オプションとして、このステートメントを使用する代わりに、[edit routing-options static route destination-prefix bfd-liveness-detection]階層レベルでminimum-intervalステートメントを使用して最小送信間隔を設定することができます。

送信間隔を適応させるためのしきい値を指定するには、BFD設定に transmit-interval threshold ステートメントを含めます。

しきい値は、送信間隔より大きくなければなりません。BFD セッションの送信時間がしきい値よりも大きい値に適応すると、1 つのトラップとシステム ログ メッセージが送信されます。検出時間は、最小間隔の値の乗数または[edit routing-options static route destination-prefix bfd-liveness-detection]階層レベルのminimum-receive-intervalステートメントに基づきます。しきい値は、これらの設定値のいずれかの乗数よりも高い値でなければなりません。

BFDバージョンを指定するには、BFD設定に version ステートメントを含めます。デフォルトでは、バージョンが自動的に検出されます。

BFDセッションのネクストホップのIPアドレスを含めるには、BFD設定に neighbor ステートメントを含めます。

Junos OS リリース 9.0 以降では、変化するネットワーク状況に適応しないように BFD セッションを設定することができます。BFD適応を無効にするには、BFD設定に no-adaptation ステートメントを含めます。

Bidirectional Forwarding Detection(BFD)プロトコルは、ネットワーク内の障害を検出する単純なhelloメカニズムです。Helloパケットは指定された、定期的な間隔で送信されます。ルーティングデバイスが一定時間経過した後に応答を受信しなくなった場合に、ネイバー障害が検出されます。BFDは、さまざまなネットワーク環境とトポロジーで動作します。BFDの障害検出タイマーは、BGPのデフォルトの障害検出メカニズムよりも制限時間が短いため、より高速に検出できます。

Feature Explorerを使用して、特定の機能に対するプラットフォームとリリースのサポートを確認します。

ご使用のプラットフォームに関連する注意事項については、「 BGP 動作のプラットフォーム固有の BFD 」セクションを確認してください。

BFDの障害検出タイマーは、より速くまたは遅くするように調整できます。BFD障害検出タイマーの値が低いほど、障害検出は速くなり、その逆も同様です。たとえば、隣接関係に障害が発生した場合(つまり、タイマーが障害を検出する速度が遅くなる)に、タイマーをより高い値に適応させることができます。または、ネイバーは、設定された値よりも高い値のタイマーをネゴシエートできます。BFDセッションのフラップが15秒(15000ミリ秒)の間に3回以上発生すると、タイマーはより高い値に適応します。バックオフアルゴリズムは、ローカルBFDインスタンスがセッションフラップの原因である場合に、受信(Rx)の間隔を2つ増加させます。リモートBFDインスタンスがセッションフラップの原因である場合は、送信(Tx)の間隔が2つ増加します。 clear bfd adaptation コマンドを使用すると、BFD 間隔タイマーを設定した値に戻すことができます。 clear bfd adaptation コマンドはヒットレスであり、コマンドがルーティングデバイスのトラフィックフローに影響を及ぼすことはありません。

Bidirectional Forwarding Detection(BFD)プロトコルは、ネットワーク内の障害を検出する単純なhelloメカニズムです。BFDは、さまざまなネットワーク環境とトポロジーで動作します。ルーティング デバイスのペアは、BFD パケットを交換します。Helloパケットは指定された、定期的な間隔で送信されます。ルーティングデバイスが一定時間経過した後に応答を受信しなくなった場合に、ネイバー障害が検出されます。BFDの障害検出タイマーは、OSPFの障害検出メカニズムよりも制限時間が短いため、より高速に検出できます。

BFDの障害検出タイマーは適応型であり、より速くまたは遅くするように調整することができます。BFD障害検出タイマーの値が低いほど、障害検出は速くなり、その逆も同様です。たとえば、隣接関係に障害が発生した場合(つまり、タイマーが障害を検出する速度が遅くなる)に、タイマーをより高い値に適応させることができます。または、ネイバーは、設定された値よりも高い値のタイマーをネゴシエートできます。BFDセッションのフラップが15秒間に3回以上発生すると、タイマーはより高い値に適応します。バックオフアルゴリズムは、ローカルBFDインスタンスがセッションフラップの原因である場合に、受信(Rx)の間隔を2つ増加させます。リモートBFDインスタンスがセッションフラップの原因である場合は、送信(Tx)の間隔が2つ増加します。 clear bfd adaptation コマンドを使用すると、BFD 間隔タイマーを設定した値に戻すことができます。 clear bfd adaptation コマンドはヒットレスであり、コマンドがルーティングデバイスのトラフィックフローに影響を及ぼすことはありません。

以下の BFD プロトコル設定を行うことができます。

• detection-time threshold—検出時間の適応のしきい値。BFD セッションの検出時間が設定されたしきい値以上の値に適応すると、1 つのトラップと 1 つのシステム ログ メッセージが送信されます。

• full-neighbors-only—完全なネイバー隣接関係を持つOSPFネイバーに対してのみBFDセッションを確立する機能。デフォルトの動作では、すべての OSPF ネイバーに対して BFD セッションが確立されます。この設定は、Junos OS リリース 9.5 以降で使用できます。

• minimum-interval- 障害検知用の最小の送受信間隔。この設定では、ローカル ルーティング デバイスが Hello パケットを送信する最小間隔と、ルーティング デバイスが BFD セッションを確立したネイバーからの応答を受信することを期待する最小間隔の両方を構成します。どちらの間隔もミリ秒単位です。また、 transmit-interval minimum-interval ステートメントと minimum-receive-interval ステートメントを使用して、最小の送信間隔と受信間隔を個別に指定することもできます。

  手記：

  BFDは、システムリソースを消費する集中的なプロトコルです。BFDの最小間隔を、ルーティングエンジンベースのセッションでは100ミリ秒未満、分散BFDセッションでは10ミリ秒未満に指定すると、望ましくないBFDフラッピングが発生する可能性があります。

  ネットワーク環境によっては、以下に該当する場合があります。

  • 多数のBFDセッションを伴う大規模なネットワーク展開では、500ミリ秒以上の最小間隔を指定します。不安定な問題を回避するために、1000 ミリ秒の間隔をお勧めします。

  • ノンストップアクティブルーティング(NSR)が設定されている場合、ルーティングエンジンスイッチオーバーイベント中にBFDセッションが稼働したままになるようにするには、ルーティングエンジンベースのセッションに2500ミリ秒の最小間隔を指定します。NSR を使用しない場合、ルーティングエンジンベースのセッションの最小間隔は 100 ミリ秒です。

  • NSR が設定された分散 BFD セッションの場合、最小間隔の推奨値は変更されず、ネットワーク展開にのみ依存します。

  • Junos 21.2より前のBFDは配信されていません(OSPFv3の場合、BFDはルーティングエンジンをベースにしているため)。

• minimum-receive-interval- 障害検出の最小受信間隔。この設定では、ルーティング デバイスが BFD セッションを確立したネイバーから Hello パケットを受信することを期待する最小受信間隔をミリ秒単位で構成します。また、 minimum-interval ステートメントを使用して最小受信間隔を指定することもできます。

• multiplier—Helloパケットの乗数。この設定では、ネイバーが受信しない hello パケットの数を設定します。これにより、発信元インターフェイスがダウンと宣言されます。デフォルトでは、hello パケットが 3 つ失敗すると、発信元インターフェイスがダウンと宣言されます。

• no-adaptation- BFD 適応を無効にします。この設定により、BFD セッションが変化するネットワーク状況に適応できなくなります。この設定は、Junos OS リリース 9.0 以降で使用できます。

  手記：

  ネットワークにBFD適応がないことが望ましくない限り、BFD適応を無効にしないことを推奨します。

• transmit-interval minimum-interval- 障害検出の最小送信間隔。この設定では、ローカル ルーティング デバイスが BFD セッションを確立したネイバーに hello パケットを送信する最小送信間隔をミリ秒単位で構成します。また、 minimum-interval ステートメントを使用して、最小送信間隔を指定することもできます。

• transmit-interval threshold—BFD セッションの送信間隔を適応させるしきい値。送信間隔がしきい値よりも大きい値に適応すると、1つのトラップと1つのシステムログメッセージが送信されます。しきい値は、最小送信間隔より大きくなければなりません。最小送信間隔より小さいしきい値で設定をコミットしようとすると、ルーティングデバイスはエラーを表示し、設定を受け入れません。

• version—BFD バージョン。この設定では、検出に使用する BFD バージョンを構成します。BFDバージョン1を明示的に設定するか、ルーティングデバイスがBFDバージョンを自動的に検出できます。デフォルトでは、ルーティングデバイスはBFDバージョン(0または1)を自動的に検出します。

また、トラブルシューティングのためにBFD動作をトレースすることもできます。

BFDの障害検出タイマーは適応型であり、より速くまたは遅くするように調整することができます。例えば、隣接関係に障害が発生した場合にタイマーをより高い値に適応したり、ネイバーが設定されている値よりも高い値のタイマーをネゴシエートしたりすることができます。BFDセッションのフラップが15秒間に3回以上発生すると、タイマーはより高い値に適応します。バックオフアルゴリズムは、ローカルBFDインスタンスがセッションフラップの原因である場合に、受信(RX)間隔を2つ増加させます。リモートBFDインスタンスがセッションフラップの原因である場合は、送信(TX)の間隔が2つ増加します。

clear bfd adaptation コマンドを使用すると、BFD 間隔タイマーを設定した値に戻すことができます。clear bfd adaptationコマンドはヒットレスであり、コマンドがルーティングデバイスのトラフィックフローに影響を及ぼすことはありません。

ネットワーク内の障害を検出するために、 表 2 の一連のステートメントが構成で使用されます。

これらのステートメントを含めることができる階層レベルの一覧は、これらのステートメントのステートメント概要セクションを参照してください。

BFDにより、プライマリおよびセカンダリルーティングパス間の迅速なフェイルオーバーが可能になります。プロトコルは、インターフェイスの動作ステータスを毎秒複数回テストします。BFDは、設定タイマーと障害検知用のしきい値を提供します。例えば、最小間隔が 50 ミリ秒に設定され、しきい値がデフォルト値の 3 つの欠落メッセージを使用する場合、障害から 200 ミリ秒以内にインターフェイスで障害が検出されます。

介在するデバイス(イーサネットLANスイッチなど)は、2つのルーターがLANスイッチを介して接続されている場合など、リモートリンクで物理的な障害が発生してもローカルインターフェイスのステータスがアップしたままの場合など、ルーティングプロトコルピアからリンク層の障害を隠します。リンクレイヤーの障害検知時間は、物理メディアとレイヤー2カプセル化によって異なります。BFDは、すべてのメディアタイプ、カプセル化、トポロジー、およびルーティングプロトコルに対して、迅速な障害検出時間を提供できます。

RIP に対して BFD を有効にするには、接続の両側がピアから更新メッセージを受信する必要があります。デフォルトでは、RIP はルートをエクスポートしません。そのため、BFD セッションがトリガーされる前に、ルートのエクスポート ポリシーを設定して更新メッセージが送信されるようにする必要があります。

LAGバンドル内のすべてのメンバーリンクにマイクロBFDセッションを設定すると、個々のセッションがLAG内の各メンバーリンクのレイヤー2およびレイヤー3接続を決定します。

特定のリンクで個々のセッションが確立された後、メンバーリンクはLAGに接続され、次のいずれかによってロードバランシングされます:

• 静的構成-デバイス制御プロセスは、マイクロBFDセッションのクライアントとして機能します。

• リンクアグリゲーション制御プロトコル(LACP)-LACPは、マイクロBFDセッションのクライアントとして機能します。

マイクロBFDセッションがアップすると、LAGリンクが確立され、そのLAGリンクを介してデータが送信されます。メンバーリンクのマイクロBFDセッションがダウンした場合、その特定のメンバーリンクはロードバランシングから削除され、LAGマネージャーはそのリンクへのトラフィックの誘導を停止します。これらのマイクロBFDセッションは、LAGインターフェイスを管理するクライアントが単一であるにもかかわらず、互いに独立しています。

マイクロBFDセッションは、以下のモードで作動します:

• 配信モード-このモードでは、パケット転送エンジン(PFE)がレイヤー3でパケットを送受信します。デフォルトでは、マイクロBFDセッションはレイヤー3で配信されます。

• 非配信モード-このモードでは、ルーティングエンジンはレイヤ2でパケットを送受信します。周期的パケット管理(PPM)の下に no-delegate-processing ステートメントを含めることで、BFDセッションがこのモードで実行されるように設定できます。

LAG内のルーティングデバイスのペアは、指定された一定の間隔でBFDパケットを交換します。ルーティングデバイスは、指定した時間経過後に応答を受信しなくなった場合に、ネイバー障害を検出します。これにより、LACPの有無にかかわらず、メンバーリンクの接続性を迅速に確認することができます。UDPポートにより、BFD over LAGパケットとBFD over single-hop IPパケットを区別します。IANA Assigned Numbers Authority(IANA)は、マイクロBFDのUDP宛先ポートとして6784を割り当てています。

Junos OS 16.1R1リリース以降、以下のコマンドのいずれかを設定することで、BFD Admin Down状態の静的ルートの状態を設定できます。

• set routing-options static static-route bfd-admin-down active—BFD Admin Down状態は、静的ルートをプルダウンします。

• set routing-options static static-route bfd-admin-down passive—BFD Admin Down 状態では、静的ルートはプルダウンされません。

シームレスBFD(S-BFD)は、BFDの開始時間を短縮することで、パス障害の検出と応答に必要な時間を短縮します。ネットワーク内の各ノードには、一意のS-BFD識別子が割り当てられます。ノードは、パスの到達可能性を能動的にチェックするイニシエーターとして、または到達可能性要求をリッスンして応答するレスポンダーとして動作します。S-BFDイニシエーターがリクエストパケットを送信すると、レスポンダーは識別子を入れ替えて応答し、すぐに状態を UPに設定します。このステートレスな動作により、複数のセッションを迅速に確立できるため、迅速な接続チェックが必要な環境に最適です。

sbfd を有効にするには、イニシエータ ノードで bfd-liveness-detection sbfd remote-discriminator value ステートメントを設定し、リポンダ ノードで bfd sbfd local-discriminator value を設定します。

• S-BFDのメリット
• S-BFDトリガー高速再ルート

Junos OS リリース 22.4R1 以降では、BFD を設定してネイバー デバイスとエコー パケットをやり取りし、転送パスが使用可能であることを確認できます。 bfd-liveness-detection echo minimum-interval milliseconds 設定ステートメントを使用して、BFD エコーモードを有効にし、エコーパケットの最小間隔を設定します。BFDエコーモードは、隣接デバイスがBFDをサポートしている場合にのみ機能します。

隣接デバイスがBFDをサポートしていない場合は、BFDエコーライトモードを使用できます。BFD エコーライトモードを有効にするには、 bfd-liveness-detection echo-lite minimum-interval milliseconds 設定ステートメントを使用します。BFDエコーライトモードは、ネイバーデバイスでBFDを設定する必要なく、BFDエコーモードと同じ機能を実行します。

デフォルトでは、エコーモードとエコーライトモードは、集中型BFDモードでのシングルホップセッションのみをサポートします。Junos OS リリース 24.2R1 以降、PRPD BFD API は、分散およびインライン BFD モードでのマルチホップ セッションのエコーライト モードをサポートします。PRPD API の詳細については、「 JET API の概要」を参照してください。

Feature Explorerを使用して、特定の機能に対するプラットフォームとリリースのサポートを確認します。

次の表を使用して、プラットフォームのプラットフォーム固有の動作を確認します。

• プラットフォーム固有の分散型 BFD の動作
• プラットフォーム固有のインライン BFD の動作
• スタティック ルート動作用のプラットフォーム固有の BFD
• BGP 動作に対するプラットフォーム固有の BFD
• OSPF の動作に対するプラットフォーム固有の BFD
• IS-IS 動作に対するプラットフォーム固有の BFD
• RIP 動作のためのプラットフォーム固有の BFD
• プラットフォーム固有のマイクロBFDの動作