CFM(L2ping/L2traceroute)の概要

CFMとは、Connectivity Fault Management の略で、L2ping(Ethernet ping)L2traceroute(Ethernet traceroute)といったツールの元になっている、Ethernet OAM規格です。CFD(Connectivity Fault Detection)とも言います。

EFM OAMが直結したL2スイッチの状態を監視するのに対し、CFMでは複数の連結したL2スイッチの疎通状態を確認、監視することができます。規格としては IEEE802.1agITU-T Y.17312種類があります。

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IEEE802.1agとITU-T Y.1731の比較

IEEE802.1ag定常監視(CC=Continuity Check)とL2ping(LB=LoopBack)とL2traceroute(LT=LinkTrace)の3つの機能に絞っています

その分、メンテナンスドメインという概念を導入し、L2回線サービスを提供する業者が管理・監視しやすいよう、複数保守業者を抱えるシナリオを想定しています。

一方、ITU-T Y.1731はドメインの概念はないものの、機能としてはIEEE802.1agが使えるものを網羅し、かつ、重複したアラーム発報を抑制するなどのアラームや試験に関する細かい機能や、レームロスやフレーム遅延等の性能評価を行う機能が実装されています。

機能IEEE802.1agITU-T Y.1731
定常監視(CC)
L2ping(LB)
L2traceroute(LT)
下位レベルと上位レベルのアラーム重複抑制(AIS)×
同レベルMEPへの自ノード障害通知(RDI)×
試験期間のアラーム抑制(LCK)×
ビット反転の検知試験(TST)×
高速な障害切替の制御(APS)×
保守に関する情報交換(MCC)※具体的な規定無し×
実験用(EXP)※具体的な規定無し×
ベンダ拡張用(VSP)※具体的な規定無し×
フレームロス測定(LM)×
伝送遅延測定(DM)×

これら2つの規格は互換性はありません(厳密には一部互換性あり)。

ciscoでは、IEEE802.1ag規格を採用しつつ、性能評価についてはY.1731を一部サポート、性能評価のコマンドとしてはもともとciscoが持っているIP SLA機能を拡張して実現しています。

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CFM(IEEE802.1ag)の設計

L2pingL2tracerouteは、L3のpingやtracerouteとは違い、設定も無しに使えるものではありません。まずスイッチにCFM機能を有効化し、インタフェースには、L2pingやL2tracerouteに反応する『MEP(Maintenance Association End Point)』や『MIP(MaintenanceDomain Intermediate Point)』の設定を入れる必要があります。

MEPは疎通を確認したい特定VLANの区間の末端に設定します。図では一次元で書いてあるため末端は2つになっていますが、実際にはEthernetはスター型なので、3つ以上の複数のMEPが存在し得ます。

MIPはMEP間の経路で、L2pingやL2tracerouteに応答させたいインタフェースに設定します。

MEPやMIPにはレベルを設定しますが、そのレベルが同一であるMEP/MIPの集合を『MA(Maintenance Association)』と呼びます。必然的にMAはVLANに紐付きます(MEP/MIPがVLANに紐付くため)。レベルは0-7で設定できます。レベル1,3,5のMA(MEP/MIP)を作ったときの例を以下に示します。

定常監視(CC)の設定L2ping(LB)、L2traceroute(LT)の実行の際にはレベルをセットする必要がありますが、MEPやMIPは、(CC/LB/LT)メッセージのレベルが同一のものに反応し、応答します

レベルの高いメッセージは反応せず、通過させます。レベルの低いメッセージは(下位レベルのMEP/MIPが無ければ)設定によりドロップさせることができます。

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MEPの種類

MEPには以下の2種類あります。

Outward-facing MEP (DOWN MEP)

他のMEPに続くインタフェース側に設定されたMEPを指します。Outward-facing MEPの設定をしたインタフェースはそのポートからメッセージフレームを送信します。先程の構成の例ですと、Level 1と3のMEPがともにOutward-facing MEPです。

Inward-facing MEP (UP MEP)

他のMEPに続くインタフェースではない側に設定されたMEPを指します。Inward-facing MEPの設定をしたインタフェースは、そのポートからはメッセージフレームは出さずスイッチング機能へフレームを渡しFDB(Macアドレステーブル)やCCM DB、はたまたUP MEP以外の全ポートからフラッディングでフレームを送出します。先程の構成の例ですと、Level 5のMEPがともにInward-facing MEPです。

メンテナンスドメイン(MD)

MDは、管理領域を表します。通常の運用設計では、MD1つにつき、1つのドメイン管理組織が割り当たります。例えば全体のサービスを提供する事業者が、地域によって構築・保守業者を分ける運用の場合に、この考え方が便利です。

各ドメイン管理者は自身のMD Level 以下のMEP/MIPを作成(つまりMAを作成)し、管理を行うことができます。区分を明確化する、という観点で、下位レベルのMAは上位レベルのMAに包含されてなければなりません。ドメインが重なるのはNGです。

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LinkTrace(L2traceroute)の仕組み

LinkTrace Messageの送信元MACアドレス(Origin MAC)は必ずMEPですが、宛先MACアドレス(Target MAC)はMIPでもMEPでも構いません。LinkTrace Messageを経路途中のMIPが受信した場合、以下の2つの動作を同時に行います。

  1. Messageの中にあるTTL値を1減らし、(HW only flagが1の場合は)MACアドレステーブルに従ってNextHopへ転送、もしくは(HW only flagが0の場合は)入力インタフェース以外のポートからL2マルチキャスト
  2. Messageの中にあるTTL値を1減らした値をLinkTrace Reply messageのTTL値にセットし、送信元へ返信

宛先のMIP/MEPが受信した場合は上記の『2』だけを実行します。

LinkTrace Reply messageの中にあるTTLは、送信元に届くまで不変です。

また、MIPもMEPも設定されていないインタフェースは単純にLinkTrace Messageを転送するのみです。TTLも減らさなければ、LinkTrace Reply messageでの返信もしません。

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