イーサネット CFM Y.1731 の基本概念、設定、および実装
内容
概要
このドキュメントでは、接続障害管理(CFM)テクノロジー、設定、ポストチェック、およびトラブルシューティングについて説明します。CFM の基本概念、CFM の構成要素、構成ガイド、show コマンド、CFM メッセージの Wireshark 分析について説明します。このドキュメントでは、ハードウェア制限、または CFM を操作するためのサポート対象インターフェイスについては説明していません。
前提条件
要件
次の項目に関する知識があることが推奨されます。
- イーサネット テクノロジー
- Ethernet Virtual Connections（EVC; イーサネット バーチャル コネクション）
使用するコンポーネント
このドキュメントの内容は、特定のソフトウェアやハードウェアのバージョンに限定されるものではありません。
このドキュメントの情報は、特定のラボ環境にあるデバイスに基づいて作成されました。このドキュメントで使用するすべてのデバイスは、初期（デフォルト）設定の状態から起動しています。本稼働中のネットワークでは、各コマンドによって起こる可能性がある影響を十分確認してください。
背景説明
イーサネット CFM は、サービス インスタンス単位のエンドツーエンド イーサネットレイヤ Operation, Administration, and Management（OAM）プロトコルです。このプロトコルには、大規模イーサネット メトロポリタンエリア ネットワーク（MAN）および WAN の予防的な接続モニタリング、障害検証、および障害分離の機能が含まれています。
イーサネットが MAN および WAN テクノロジーとして使用されるようになり、従来のエンタープライズ ネットワークのみを中心としたイーサネットの運用に加え、新しい OAM 要件に対応する必要があります。イーサネット テクノロジーが、エンタープライズ ネットワークよりはるかに大規模で複雑なネットワークと、広範なユーザ ベースを持つサービス プロバイダーの領域に拡大するのに伴い、リンク アップタイムの運用管理が不可欠になっています。さらに重要なことに、障害の迅速な分離とその対処は、今や通常の日常的運用で必須であり、OAM がサービス プロバイダーの競争力に直接影響を及ぼします。
イーサネット OAM
- 構成要素：IEEE 802.1ag
- CFM：IEEE 802.3ah（Clause 57）
- Ethernet Link OAM（802.3 OAM、Link OAM、または Ethernet in the First Mile（EFM）OAM とも呼ばれる）：ITU-T Y.1731
- イーサネット ベースのネットワークに対する OAM 機能およびメカニズム：MEF E-LMI（Ethernet Local Management Interface）
イーサネット OAM プロトコルの位置付け
- E-LMI：User to Network Interface (UNI)
- リンク OAM：任意のポイントツーポイント 802.3 リンク
- CFM：エンドツーエンドUNIからUNI
- MPLS OAM：MPLS クラウド内
CFM の概要
- 検出、検証、分離を実行し、エンドツーエンドのイーサネット接続障害をレポートする、プロトコル ファミリ
- カスタマー トラフィックとともにインバンドで送信される、通常のイーサネット フレームを採用
- CFM メッセージを解釈できないブリッジは、メッセージを通常のデータ フレームとして転送
- CFMフレームは、Ether-Type(0x8902)とdMACアドレス（マルチキャストメッセージ用）によって区別されます
- 2007年にIEEE標準で標準化802.1ag-2007
主な CFM のメカニズム
- ネストされたメンテナンス ドメイン（MD）：特定のエンドツーエンド サービスのネットワーク管理作業を分割
- メンテナンス アソシエーション（MA）：特定の MD にあるサービス インスタンスをモニタ
- メンテナンス ポイント（MP）：CFM プロトコル データ ユニット（PDU）の生成、およびそのユニットへの応答
- 各種プロトコル（連続性チェック、ループバック、およびリンクトレース）：障害管理アクティビティに使用
CFM の概念
メンテナンス ドメイン（MD）
- カスタマー、サービス プロバイダー、オペレータなど、運用上や契約上の境界によって定義される
- MDは入れ子になったり触ったりすることがあるが、交差することはない
- 「ネスト化」は最大で 8 レベルまで。MD レベル（0 ～ 7）：レベルが高いほど、範囲が広くなる
- MD 名の形式：Null、MAC アドレス、DNS、または文字列ベース
メンテナンス アソシエーション（MA）
- 特定の MD 内の特定のサービス インスタンスの接続をモニタ。たとえば 4 つの MD を通過する 1 つのサービスは、4 MA
- ドメイン端の一連のメンテナンス エンド ポイント（MEP）で定義される
- MAID によって識別：「短縮 MA」名 + MD 名
- 短縮 MA 名形式：Vlan-ID、VPN-ID、整数または文字列ベース
メンテナンス ポイント：メンテナンス エンド ポイント（MEP）
- メンテナンス アソシエーションのエンド ポイント
- MD の境界を定義
- MA 内での任意の MEP ペア間の接続障害検出をサポート
- MA ごとに関連付けられ、MEPID（1 ～ 8191）で識別
- CFM PDU の開始、およびそれへの応答が可能
メンテナンス ドメイン中間ポイント（MIP）
- メンテナンス ドメイン中間ポイント（MIP）
- MEP 間のパスの検出と、それらのパスでの障害位置の検出をサポート
- MD および VLAN/EVC ごとに関連付け可能（手動または自動作成）
- 受信した CFM PDU の追加、確認、応答が可能
アップ MEP
- MEP によって生成された CFM PDU は、ブリッジのリレー機能の方向に送信され、MEP が設定されているポートに接続された回線は経由しない
- MEP が応答する CFM PDU は、ブリッジのリレー機能経由で着信することが予期される
- スイッチに適用可能
アップ MEP：フレーム転送
ダウン MEP
- MEP によって生成された CFM PDU は、MEP が設定されているポートに接続された回線を経由して送信される
- MEP が応答する CFM PDU は、MEP が設定されているポートに接続された回線経由で着信することが予期される
- ポート MEP：レベル ゼロ（0）の特別なダウン MEP。リンク レベル（サービス レベルでない）で障害を検出するために使用
- ルータとスイッチに適用可能
ダウン MEP：フレーム転送
ブリッジ ポートでの MP の配置
MA およびアップ/ダウン MEP
スイッチでのアップ/ダウン EP の利用方法
- ダウン MEP は通常、単一のリンクを範囲とする MA に使用される
- アップ MEP は通常、単一のリンクを超えたエンドツーエンドなどの、より広範囲に及ぶ MA に使用される
障害管理
CFM プロトコル
CFM で定義されている次の 3 つのプロトコルがあります。
- 連続性チェック プロトコル
- 障害検出
- 障害通知
- 障害回復
- ループバック プロトコル
- 障害検査
- リンクトレース プロトコル
- パス ディスカバリと障害分離
連続性チェック プロトコル
- 障害検出、通知、およびリカバリに使用
- メンテナンスごとの関連付け
multicast "heart-beat"メッセージは、MEPによって設定可能な定期的な間隔（3.3ミリ秒、10ミリ秒、100ミリ秒、1秒、10秒、1分、10分）で送信される：単方向（応答は不要） - MEP が設定されているポートのステータスを伝送
- 同じ MD レベルで MIP によりカタログ化され、同じ MA 内のリモート MEP により終了
ループバック プロトコル
- 障害検証に使用 –
Ethernet Ping - MEP は、ユニキャスト LBM を同じ MA 内の MEP または MIP に送信可能
- MEP はマルチキャスト LBM（ITU-T Y.1731 により定義）の送信も可能（同じ MA 内の MEP のみが応答する）
- 受信MPが応答し、LBMを元のMEPに戻されるユニキャストLBRに変換する
リンクトレース プロトコル
- パス検出と障害分離に使用 –
Ethernet Traceroute - MEP は、MP、および同じ MA 内の MIP または MEP へのパスを検出するために、マルチキャスト メッセージ（LTM）を送信可能
- パスに沿った各MIPと終端MPは、ユニキャストLTRを元のMEPに返します
3 つのプロトコルをすべてまとめ、ネットワークに実装するには、次の手順を実行します。
- ソフト障害またはハード障害を事前対処的に検出するために、接続検査を実行します。
- 障害の検出時には、検証のためにループバック、CCM DB、およびエラー DB を使用します。
- 検証時には、分離のためにトレースルートを実行します。障害の分離に、複数セグメントの LBM を使用することもできます。
- 分離された障害が仮想回線を指す場合、そのテクノロジーに対する OAM ツールを使用して、障害をさらに分離できます。MPLS PW の例として、VCCV と MPLS ping を使用できます。
実装例
設定管理（アップ MEP）
トポロジ
設定を調べるために、デモンストレーション用に小規模トポロジが作成されています。ドメインに使用される名前、サービス名、および EVC 名を次に示します。
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
確認
show コマンド
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
この出力では、リモート MPID とリモート MAC アドレスを確認できます。CFM のステータスは up/up を示しています。
連続性チェックの確認
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
スニファの結果
スニファ デバイスは PE1 上に配置され、リモートから着信するすべての CFM パケットを収集します。次に例を示します。
スクリーン ショットの説明は次のとおりです。
- シーケンス番号 2 と 13 は、一般的な連続性チェック メッセージ（CCM）を示しています。
- シーケンス番号 4、5、6、7、8 は、ping テストによって生成されたループバック応答（LBR）を示しています。
- シーケンス番号 10 は、トレースルート テストによって生成されたライントレース応答（LTR）を示しています。
設定管理（ダウン MEP）
前の例では、EVCはPE1とPE3の背後にあるCE1で使用できます。CE1デバイスでダウンMEPを有効にできますが、MDのレベルは高くなります。この例では MDS レベル 7 が示されています。
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
確認
show コマンド
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
連続性チェックの確認
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 から traceroute によって CE1_B を確認できます。
PE1 と PE2 で MIP を設定します。
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
CE1 から traceroute の結果を確認します。
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
tracerouteの出力で違いを確認できます。中間ホップは、PE1とPE2のMIPが設定された後に表示されます。
デバッグ コマンド
debug ethernet cfm diagnostic packets
debug ethernet cfm packets
パフォーマンス管理
主要業績評価指標（KPI）
- フレーム損失比率：T 時間間隔内に配信されたサービス フレーム合計数のうち、未配信となったサービス フレームの割合
- フレーム遅延：サービス フレームのラウンドトリップまたは単方向の遅延
- フレーム遅延変動：サービス フレームのペア間のフレーム遅延の変動
KPI の測定
フレーム遅延/遅延変動
- 単方向または双方向での測定
- タイムスタンプがある合成トラフィックが必要
- 単方向の遅延に対して Time-of-Day 同期が必要
フレーム損失
- 単方向フレーム損失
- 送信元から宛先：遠端
- 宛先から送信元：近端
- サービス フレーム損失（実損失）：カウンタ交換が必要
- ポイントツーポイント EVC にのみ適用可能
- 統計的フレーム損失：合成トラフィックに依存
- マルチポイント サービス用の合成トラフィックが必要
- ポイントツーポイントおよびマルチポイントの EVC に適用可能
シスコ パフォーマンス管理ソリューション
- IEEE 802.1ag およびベンダー固有の PDU に基づくイーサネット パフォーマンス調査
- 単方向 FD/FDV/FL および双方向 FD/FDV の測定
- 部分的なマルチベンダー ネットワーク サポート
- IP SLA で設定およびスケジュール
- 機能名で出荷：
IP SLA for Metro Ethernet
- Y.1731 PDU に基づくイーサネット パフォーマンス調査
- Cisco IOS® 内で次のメカニズムに対する優先度設定：単方向 ETH-DM/双方向 ETH-DM、片終端 ETH-LM およびシスコ提供の Y.1731 拡張（ETH-SLM）マルチベンダー相互運用
- IP SLA で設定およびスケジュールされたソフトウェアおよびハードウェア支援による実装
- 選択された Cisco IOS および Cisco IOS-XR プラットフォームの段階的な提供の廃止
使用に関する注意事項と制約事項
- Cisco 7600 の実装
- Y.1731 PM は次の CFM シナリオではサポートされていません。
- スイッチポート上の MEP
- VPLS L2VFI 上の MEP
- ブリッジ ドメインを持つサービス インスタンス上のアップ MEP
- ブリッジドメインを持つ、タグなしサービス インスタンス上のダウン MEP
- 二重にタグ付けされてルーティングされた（サブ）インターフェイス上のダウン MEP
- ポート MEP
- スーパバイザのスイッチオーバー後に、Y.1731 PM の統計情報はクリアされる
- IPSLA の再起動が必要
- ポートチャネルの考慮事項
- メンバー インターフェイスが ES+ ラインカードに存在することが必要
- 損失調査（LMM）では、すべてのメンバーが同じ NPU に存在することが必要（この制限は遅延調査には適用されない）
- メンバーリンクが追加/削除されると、セッションは無効になります
- Y.1731 PM は、手動の EVC ロード バランシングを行うポートチャネルではサポートされない
- Y.1731 PM は mLACP 上ではサポートされていません。
前提条件
- CFM を設定します。
- MD、MA、および MEP
- ES+ ラインカードへのローカル MEP 設定の配信を有効可。
- 着信 Delay Measurement Message（DMM）/Loss Measurement Message（LMM）PDU に応答するようにハードウェアをプログラミング
- Router(config)#
ethernet cfm distribution enable
- （オプション）時刻源プロトコルの設定（NTP または PTPv2）。 単方向遅延の測定に必要。
- ラインカードへの同期を有効化。
- Router(config)#
platform time-source
- Router(config)#
- （オプション）CFM MEP 下での、cos ごとのサービス フレーム/集約カウンタのモニタリングを有効化。損失調査に必要。
- Router(config-if-srv-ecfm-mep)#
monitor loss counter
- Router(config-if-srv-ecfm-mep)#
構成管理
前述のコマンドは障害管理ですでに有効になっているので、パフォーマンス管理を開始するには、IP SLA を有効にするだけで済みます。
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.
確認
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
デバッグ コマンド
debug ip sla trace <oper_id>
debug ip sla error <oper_id
関連情報
更新履歴
| 改定 | 発行日 | コメント |
|---|---|---|
1.0 |
09-Apr-2014 |
初版 |
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