一、简介
为了减小设备故障对业务的影响、提高网络的可用性，设备需要能够尽快检测到与相邻设备间的通信故障，以便能够及时采取措施，从而保证业务继续进行。
现有的故障检测方法主要包括以下几种：
硬件检测：例如通过SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系）告警检测链路故障。硬件检测的优点是可以很快发现故障，但并不是所有介质都能提供硬件检测。
慢Hello机制：通常采用路由协议中的Hello报文机制。这种机制检测到故障所需时间为秒级。对于高速数据传输，例如吉比特速率级，超过1秒的检测时间将导致大量数据丢失；对于时延敏感的业务，例如语音业务，超过1秒的延迟也是不能接受的。并且，这种机制依赖于路由协议。
其他检测机制：不同的协议有时会提供专用的检测机制，但在系统间互联互通时，这样的专用检测机制通常难以部署。
BFD（Bidirectional Forwarding Detection，双向转发检测）就是为了解决上述检测机制的不足而产生的，它是一套全网统一的检测机制，用于快速检测、监控网络中链路或者IP路由的转发连通状况，保证邻居之间能够快速检测到通信故障，从而快速建立起备用通道恢复通信。
二、工作机制
BFD提供了一个通用的、标准化的、介质无关、协议无关的快速故障检测机制，可以为各上层协议如路由协议、MPLS等统一地快速检测两台路由器间双向转发路径的故障。
BFD在两台路由器或路由交换机上建立会话，用来监测两台路由器间的双向转发路径，为上层协议服务。BFD本身并没有发现机制，而是靠被服务的上层协议通知其该与谁建立会话，会话建立后如果在检测时间内没有收到对端的BFD控制报文则认为发生故障，通知被服务的上层协议，上层协议进行相应的处理。
1、工作流程
图1 BFD会话建立流程图（以OSPF为例）
BFD会话建立过程：
(1) 上层协议通过自己的Hello机制发现邻居并建立连接；
(2) 上层协议在建立了新的邻居关系时，将邻居的参数及检测参数都（包括目的地址和源地址等）通告给BFD；
(3) BFD根据收到的参数进行计算并建立邻居。
当网络出现故障时：
(1) BFD检测到链路/网络故障；
(2) 拆除BFD邻居会话；
(3) BFD通知本地上层协议进程BFD邻居不可达；
(4) 本地上层协议中止上层协议邻居关系；
(5) 如果网络中存在备用路径，路由器将选择备用路径。
三、检测方式
单跳检测：BFD单跳检测是指对两个直连系统进行IP连通性检测，这里所说的“单跳”是IP的一跳。
多跳检测：BFD可以检测两个系统间的任意路径，这些路径可能跨越很多跳，也可能在某些部分发生重叠。
双向检测：BFD通过在双向链路两端同时发送检测报文，检测两个方向上的链路状态，实现毫秒级的链路故障检测。（BFD检测LSP是一种特殊情况，只需在一个方向发送BFD控制报文，对端通过其他路径报告链路状况。）
四、BFD会话工作方式
控制报文方式：链路两端会话通过控制报文交互监测链路状态。
Echo报文方式：链路某一端通过发送Echo报文由另一端转发回来，实现对链路的双向监测。
五、运行模式
BFD会话建立前模式：主动模式和被动模式。
主动模式：在建立对话前不管是否收到对端发来的BFD控制报文，都会主动发送BFD控制报文；
被动模式：在建立对话前不会主动发送BFD控制报文，直到收到对端发送来的控制报文；
在会话初始化过程中，通信双方至少要有一个运行在主动模式才能成功建立起会话。
BFD会话建立后模式：异步模式和查询模式。
异步模式：以异步模式运行的路由器周期性地发送BFD控制报文，如果在检测时间内没有收到BFD控制报文则将会话down。
查询模式：假定每个系统都有一个独立的方法，确认自己连接到其他系统。这样，只要有一个BFD会话建立，系统停止发送BFD控制报文，除非某个系统需要显式地验证连接性。
六、BFD支持的应用
OSPF与BFD联动
OSPFv3与BFD联动
IS-IS与BFD联动
IPv6 IS-IS与BFD联动
RIP与BFD联动
静态路由与BFD联动
BGP与BFD联动
IPv6 BGP与BFD联动
MPLS与BFD联动
Track与BFD联动
IP快速重路由
七、OSPF与BFD联动配置举例
某公司通过一台二层交换机作为中继将两个相距较远的部门连接。Device A、Device B、Device C上运行OSPF，建立OSPF邻居关系，保证网络层相互可达。
已知Device A和Device C都支持BFD功能，要求使用OSPF与BFD联动技术，采用BFD控制报文方式实现当Device A或Device C与二层交换机之间的链路出现故障（如链路down）时，BFD能够快速感知并通告OSPF协议。
现要求通过在Device A和Device C上配置OSPF与BFD联动功能，实现：
监测通过L2 Switch通信的链路；
当链路出现故障时设备能够快速感知并通告OSPF协议，快速切换到Device B链路进行通信。
| 设备 | 接口 | IP地址 | 设备 | 接口 | IP地址 |
| Device A | Vlan-int10 | 10.1.0.101/24 | Device B | Vlan-int20 | 192.168.0.102/24 |
| Vlan-int20 | 192.168.0.101/24 | Vlan-int30 | 13.1.1.101/24 | ||
| Vlan-int100 | 120.1.1.1/24 | ||||
| Device C | Vlan-int10 | 10.1.0.102/24 | |||
| Vlan-int30 | 13.1.1.102/24 | ||||
| Vlan-int100 | 121.1.1.1/24 |
Device A和Device C都支持BFD，可以使用BFD控制报文方式，通信双方至少要有一方运行在主动模式才能成功建立起BFD会话。
1、配置各接口的IP地址
配置Device A各接口的IP地址：
<DeviceA> system-view [DeviceA] vlan 10 [DeviceA-vlan10] port ten-gigabitethernet 3/0/1 [DeviceA-vlan10] quit [DeviceA] interface vlan-interface10 [DeviceA-Vlan-interface10] ip address 10.1.0.101 24 [DeviceA-Vlan-interface10] quit
请参考以上方法配置中其它接口的IP地址，配置步骤这里省略
2、配置OSPF基本功能
配置Device A的OSPF基本功能，并使能OSPF的BFD功能：
[DeviceA] ospf [DeviceA-ospf-1] area 0 [DeviceA-ospf-1-area-0.0.0.0] network 10.1.0.0 0.0.0.255 [DeviceA-ospf-1-area-0.0.0.0] network 192.168.0.0 0.0.0.255 [DeviceA-ospf-1-area-0.0.0.0] network 120.1.1.0 0.0.0.255 [DeviceA-ospf-1-area-0.0.0.0] quit [DeviceA-ospf-1] quit [DeviceA] interface vlan-interface 10 [DeviceA-Vlan-interface10] ospf bfd enable [DeviceA-Vlan-interface10] quit
配置Device B的OSPF基本功能：
[DeviceB] ospf [DeviceB-ospf-1] area 0 [DeviceB-ospf-1-area-0.0.0.0] network 192.168.0.0 0.0.0.255 [DeviceB-ospf-1-area-0.0.0.0] network 13.1.1.0 0.0.0.255 [DeviceB-ospf-1-area-0.0.0.0] quit [DeviceB-ospf-1] quit
配置Device C的OSPF基本功能，并使能OSPF的BFD功能：
[DeviceC] ospf [DeviceC-ospf-1] area 0 [DeviceC-ospf-1-area-0.0.0.0] network 10.1.0.0 0.0.0.255 [DeviceC-ospf-1-area-0.0.0.0] network 13.1.1.0 0.0.0.255 [DeviceC-ospf-1-area-0.0.0.0] network 121.1.1.0 0.0.0.255 [DeviceC-ospf-1-area-0.0.0.0] quit [DeviceC-ospf-1] quit [DeviceC] interface vlan-interface 10 [DeviceC-Vlan-interface10] ospf bfd enable [DeviceC-Vlan-interface10] quit
3、配置BFD功能
配置BFD会话建立前的运行模式为主动模式（缺省为主动模式）
[DeviceA] bfd session init-mode active
配置发送和接收单跳BFD控制报文的最小时间间隔都为100ms，单跳BFD检测时间倍数为3。
[DeviceA] interface vlan-interface 10 [DeviceA-Vlan-interface10] bfd min-transmit-interval 100 [DeviceA-Vlan-interface10] bfd min-receive-interval 100 [DeviceA-Vlan-interface10] bfd detect-multiplier 3 [DeviceA-Vlan-interface10] quit
配置BFD会话建立前的运行模式为主动模式（缺省为主动模式）。
[DeviceC] bfd session init-mode active
配置发送和接收单跳BFD控制报文的最小时间间隔都为100ms，单跳BFD检测时间倍数为3。
[DeviceC] interface vlan-interface 10 [DeviceC-Vlan-interface10] bfd min-transmit-interval 100 [DeviceC-Vlan-interface10] bfd min-receive-interval 100 [DeviceC-Vlan-interface10] bfd detect-multiplier 3 [DeviceC-Vlan-interface10] quit
4、验证配置
检查Device A连接的主机host A（120.1.1.2）到Device C连接的主机host C（121.1.1.2）是否可达。
<host A> ping 121.1.1.2 PING 121.1.1.2 (121.1.1.2): 56 data bytes 56 bytes from 121.1.1.2: seq=0 ttl=128 time=22.43 ms 56 bytes from 121.1.1.2: seq=1 ttl=128 time=7.17 ms 56 bytes from 121.1.1.2: seq=2 ttl=128 time=8.91 ms 56 bytes from 121.1.1.2: seq=3 ttl=128 time=7.45 ms 56 bytes from 121.1.1.2: seq=4 ttl=128 time=9.11 ms --- 121.1.1.2 ping statistics --- 5 packets transmitted, 5 packets received, 0% packet loss round-trip min/avg/max = 7.17/11.01/22.43 ms
查看Device A 上OSPF邻居信息，显示Device A和Device C已建立OSPF邻居关系。
[DeviceA] display ospf peer verbose OSPF Process 1 with Router ID 2.2.2.2 Neighbors Area 0.0.0.0 interface 10.1.0.101(Vlan-interface10)'s neighbors Router ID: 1.1.1.1 Address: 10.1.0.102 GR State: Normal State: Full Mode: Nbr is Slave Priority: 1 DR: 10.1.0.101 BDR: 10.1.0.102 MTU: 0 Options is 0x42 (-|O|-|-|-|-|E|-) Dead timer due in 39 sec Neighbor is up for 00:09:01 Authentication Sequence: [ 0 ] Neighbor state change count: 5 BFD status: Enabled(Control mode)
查看 Device A和Device C上BFD会话信息，显示BFD会话已被创建，且状态为Up。
[DeviceA] display bfd session verbose Total Session Num: 1 Up Session Num: 1 Init Mode: Active IPv4 Session Working Under Ctrl Mode: Local Discr: 2049 Remote Discr: 2049 Source IP: 10.1.0.101 Destination IP: 10.1.0.102 Session State: Up Interface: Vlan-interface10 Min Tx Inter: 100ms Act Tx Inter: 100ms Min Rx Inter: 100ms Detect Inter: 300ms Rx Count: 536 Tx Count: 536 Connect Type: Direct Running Up for: 00:04:48 Hold Time: 300ms Auth mode: None Detect Mode: Async Slot: 0 Protocol: OSPF Diag Info: No Diagnostic [DeviceC] display bfd session verbose Total Session Num: 1 Up Session Num: 1 Init Mode: Active IPv4 Session Working Under Ctrl Mode: Local Discr: 2049 Remote Discr: 2049 Source IP: 10.1.0.102 Destination IP: 10.1.0.101 Session State: Up Interface: Vlan-interface10 Min Tx Inter: 100ms Act Tx Inter: 100ms Min Rx Inter: 100ms Detect Inter: 300ms Rx Count: 3971 Tx Count: 3776 Connect Type: Direct Running Up for: 00:06:52 Hold Time: 300ms Auth mode: None Detect Mode: Async Slot: 0 Protocol: OSPF Diag Info: No Diagnostic
在Device A上查看121.1.1.0/24的路由信息，可以看出Device A和Device C是通过L2 Switch进行通信的。
<DeviceA> display ip routing-table 121.1.1.0 verbose Summary Count : 1 Destination: 121.1.1.0/24 Protocol: OSPF Process ID: 1 SubProtID: 0x1 Age: 04h20m37s Cost: 1 Preference: 10 Tag: 0 State: Active Adv OrigTblID: 0x0 OrigVrf: default-vrf TableID: 0x2 OrigAs: 0 NBRID: 0x26000002 LastAs: 0 AttrID: 0xffffffff Neighbor: 0.0.0.0 Flags: 0x1008c OrigNextHop: 10.1.0.102 Label: NULL RealNextHop: 10.1.0.102 BkLabel: NULL BkNextHop: N/A Tunnel ID: Invalid Interface: Vlan-interface10 BkTunnel ID: Invalid BkInterface: N/A
当Device C和二层交换机之间的链路状态变为Down，BFD快速检测到链路发生变化并立刻通告OSPF。
%Oct 9 15:22:23:154 2013 DeviceC BFD/5/BFD_CHANGE_FSM: -MDC=1; Sess[10.1.0.1 02/10.1.0.101, LD/RD:2049/2049, Interface:Vlan10, SessType:Ctrl, LinkType:INET] , Sta: UP-> DOWN, Diag: 1 %Oct 9 15:22:23:155 2013 DeviceC OSPF/5/OSPF_NBR_CHG: -MDC=1; OSPF 1 Neighbor 10.1 .0.101(Vlan-interface10) from FULL to DOWN.
在Device A上查看121.1.1.0/24的路由信息，可以看出Device A和Device C已经切换到Device B进行通信。
<DeviceA> display ip routing-table 121.1.1.0 verbose Summary Count : 1 Destination: 121.1.1.0/24 Protocol: OSPF Process ID: 1 SubProtID: 0x1 Age: 04h20m37s Cost: 2 Preference: 10 Tag: 0 State: Active Adv OrigTblID: 0x0 OrigVrf: default-vrf TableID: 0x2 OrigAs: 0 NBRID: 0x26000002 LastAs: 0 AttrID: 0xffffffff Neighbor: 0.0.0.0 Flags: 0x1008c OrigNextHop: 192.168.0.102 Label: NULL RealNextHop: 192.168.0.102 BkLabel: NULL BkNextHop: N/A Tunnel ID: Invalid Interface: Vlan-interface20 BkTunnel ID: Invalid BkInterface: N/A