Application Notes: OAM - EFM. Ethernet in the First Mile

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1 Application tes: OAM - EFM Ethernet in the First Mile

2 Application tes: OAM - EFM Ethernet in the First Mile. Data 28/04/2010, Revisão 1.17 Parecer Introdução Desenvolvimento Habilitando o OAM Visualização da configuração do OAM Status do Protocolo OAM Negociação habilitada Negociação desabilitada Tunelamento do OAM Visualização da configuração do tunelamento Status do Protocolo OAM Aplicações Link unidirecional SDH Anel EAPS Links de rádio Rede com Spanning-Tree Parecer Este documento descreve o funcionamento do protocolo de OAM Operations, Administration, and Maintenance chamado EFM Ethernet in the First Mile existente na linha de switches DATACOM séries 3000, 4000 e EDD. Introdução O protocolo OAM EFM é definido no padrão IEEE 802.3AH, o OAM prové mecanismos utéis para monitorar o status do link como indicação de falha remota do link ou controle remoto da loopback. o OAM prové aos operadores de rede a habilidade de monitorar a saúde da rede e rapidamente determinar a localização de links com falhas ou condições de falhas. O OAM prové um mecanismo de camada de link para complementar aplicações de camadas mais altas. as informações do protocolo são transmitidas atráves do frame slow Protocol chamado de OAM Protocol Data Units (OAMPDUs). o OAMPDUs contém a informação de status e controle usada para monitorar, testar e solucionar problemas de link atráves do protocolo OAM quando habilitado nas interfaces. Os PDUS do OAM são ponto-a-ponto, ou seja são trocados somente entre uma interface e outra não sendo encaminhados por switches. DATACOM 1

3 Desenvolvimento Habilitando o OAM Habilitando o OAM na interface 1/25 do switch. DmSwitch3000#configure DmSwitch3000(config)#interface ethernet 1/25 DmSwitch3000(config-if-eth-1/25)#oam Alterando o intervalo de envio das PDUs. Valor mínimo é de 100 e máximo de 1000 Milisegundos. Obs: O valor Padrão é de 1000 Milisegundos. DmSwitch3000#configure DmSwitch3000(config)#interface ethernet 1/25 DmSwitch3000(config-if-eth-1/25)#oam pdu-interval 100 Alterando o limite de espera pela PDU. Valor mínimo é de 3 e máximo de 10 segundos. Obs: O valor Padrão é de 5 segundos. DmSwitch3000#configure DmSwitch3000(config)#interface ethernet 1/25 DmSwitch3000(config-if-eth-1/25)#oam pdu-loss-limit 3 Alterando MAC de destino das PDUs Esta opção é utilizada em casos de switches que filtrem o MAC padrão do Slow Protocols 01:80:C2:00:00:02, desta forma é necessário configurar o MAC de destino como alternativo, este MAC é proprietário da DATACOM 01:04:DF:00:00:02. DmSwitch3000#configure DmSwitch3000(config)#interface ethernet 1/25 DmSwitch3000(config-if-eth-1/25)#slow-protocols destination-address alternative Para alterar para o MAC de destino padrão standard DmSwitch3000#configure DmSwitch3000(config)#interface ethernet 1/25 DmSwitch3000(config-if-eth-1/25)#slow-protocols destination-address standard ou através do comando no DATACOM 2

4 DmSwitch3000(config-if-eth-1/25)#no slow-protocols destination-address Visualização da configuração do OAM DmSwitch3000#show oam Events: Discovery: UL - Link Down/Unidirectional link CE - Critical Event TO - Link OAM timeout NO - event -- - OAM disabled/interface shutdown/unknown(remote) UN - Unsatisfied/Unknown(Remote) IN - Incomplete CO Local OAM disabled/local interface shutdown Dest. Address: ST - Standard IEEE OAMPDUs destination MAC address AL - Alternative OAMPDUs destination MAC address Local Remote Discovery Dest. OAMPDU Port Enable Event Event Local Remote Addr. Vendor/Model Interval Limit / 1 NO ST ms 5 1/ 2 NO ST ms 5 1/ 3 NO ST ms 5 1/ 4 NO ST ms 5 1/ 5 NO ST ms 5 1/ 6 NO ST ms 5 1/ 7 NO ST ms 5 1/ 8 NO ST ms 5 1/ 9 NO ST ms 5 1/10 NO ST ms 5 1/11 NO ST ms 5 1/12 NO ST ms 5 1/13 NO ST ms 5 1/14 NO ST ms 5 1/15 NO ST ms 5 1/16 NO ST ms 5 1/17 NO ST ms 5 1/18 NO ST ms 5 1/19 NO ST ms 5 1/20 NO ST ms 5 1/21 NO ST ms 5 1/22 NO ST ms 5 1/23 NO ST ms 5 1/24 NO ST ms 5 1/25 YES NO NO CO CO ST DATACOM ms 5 1/26 NO ST ms 5 1/27 NO ST ms 5 1/28 NO ST ms 5 Visualização detalhada da configuração de todas interfaces. DmSwitch3000#show oam detail Visualização detalhada da configuração somente da interface selecionada. DATACOM 3

5 DmSwitch3000#show oam detail ethernet 1/25 Ethernet 1/25: OAM configuration: OAM Enable: Destination address: OAMPDU Interval (ms): 1000 OAMPDU Loss Limit: 5 OAM status: IEEE Standard Local discovery: Remote discovery: Local event: event Remote event: event Remote link status: OK Negotiated Capabilities: Link events: Remote loopback: Unidirectional support: Yes Variable retrieval: Peer information: Vendor: 00:04:DF Model: 17 Status do Protocolo OAM Topologia utilizada para mostrar o status das interfaces quando for desconectado o RX ou TX utilizando negociação ou sem negociação. Negociação habilitada Com negociação habilitada nas interfaces se for desconectado o RX,TX ou ambos o link irá ficar DOWN, devido a isto as interfaces dos dois switches irão ficar com estado unidirecional. show log ram tail Jan 1 19:27:02 DM3000 : <5> Interface Ethernet 1/25 changed state to down Jan 1 19:27:02 DM3000 : <4> Unidirectional link detected or link down on port 1/25, blocking show oam detail ethernet 1/25 Ethernet 1/25: OAM configuration: OAM Enable: DATACOM 4

6 Destination address: IEEE Standard OAMPDU Interval (ms): 1000 OAMPDU Loss Limit: 5 OAM status: Local discovery: Unknown Remote discovery: Local event: Link is down/unidirectional Remote event: event Remote link status: OK Negotiated Capabilities: Link events: Remote loopback: Unidirectional support: Yes Variable retrieval: Peer information: t available show interfaces status ethernet 1/25 Information of Eth 1/25 Basic information: Port type: SFP MAC address: 00:04:DF:12:A4:16 Configuration: Name: Port admin: Up Speed-duplex: Auto Capabilities: 10M half, 10M full, 100M half, 100M full, 1000M full Flow-control: Disabled MDIX: Auto Slow Protocols MAC: Standard LACP: Disabled OAM: Loopback Detection: - Unblock hysteresis: 30 sec Link-Flap Detection: - Unblock hysteresis: 30 sec Current status: Link status: Down (BLOCKED) - Unidirectional Link show interfaces link Speed: (t-) 10Mbit/s, (h-) 100Mbit/s, (g-) 1Gbit/s, (x-) 10Gbit/s Duplex: (-h) Half, (-f) Full Blocked: (LF) Link-flap, (LB) Loopback, (UD) Unidirectional, (1X) 802.1X (BL) Backup-link Config.: (SD) Shutdown Unit SD SD UD Negociação desabilitada Com negociação desabilitada nas interfaces, a interface do switch que perder o RX irá ficar com link DOWN e estado Unidirecional e a interface do switch que perder o TX irá ficar com link UP e estado crítico critical event, nos dois casos as interfaces são bloqueadas para receber ou enviar somente PDUs do OAM. DATACOM 5

7 Equipamento que perdeu o RX DM3000-2#show log ram tail Mar 26 14:19:36 DM3000_106 : <5> Interface Ethernet 1/25 changed state to down Mar 26 14:19:36 DM3000_106 : <4> Unidirectional link detected or link down on port 1/25, blocking DM3000-2# show oam detail ethernet 1/25 Ethernet 1/25: OAM configuration: OAM Enable: Destination address: OAMPDU Interval (ms): 1000 OAMPDU Loss Limit: 5 OAM status: Local discovery: Remote discovery: Local event: Remote event: Remote link status: Negotiated Capabilities: Link events: Remote loopback: Unidirectional support: Variable retrieval: Peer information: IEEE Standard Unknown Link is down/unidirectional event OK Yes t available DM3000-2#show interfaces status ethernet 1/25 Information of Eth 1/25 Basic information: Port type: SFP MAC address: 00:04:DF:12:8A:42 Configuration: Name: Port admin: Up Speed-duplex: 1000M full Capabilities: 10M half, 10M full, 100M half, 100M full, 1000M full Flow-control: Disabled MDIX: Auto Slow Protocols MAC: Standard LACP: Disabled OAM: Loopback Detection: - Unblock hysteresis: 30 sec Link-Flap Detection: - Unblock hysteresis: 30 sec Current status: Link status: Down (BLOCKED) - Unidirectional Link DM3000-2# show interfaces link Speed: (t-) 10Mbit/s, (h-) 100Mbit/s, (g-) 1Gbit/s, (x-) 10Gbit/s Duplex: (-h) Half, (-f) Full Blocked: (LF) Link-flap, (LB) Loopback, (UD) Unidirectional, (1X) 802.1X (BL) Backup-link Config.: (SD) Shutdown Unit UD DATACOM 6

8 Equipamento que perdeu o TX DM3000-1#show log ram tail Jan 1 19:53:41 DM3000_106 : <4> OAM: critical event detected on port 1/25, blocking DM3000-1#show oam detail ethernet 1/25 Ethernet 1/25: OAM configuration: OAM Enable: Destination address: OAMPDU Interval (ms): 1000 OAMPDU Loss Limit: 5 OAM status: IEEE Standard Local discovery: Unknown Remote discovery: Local event: Critical event Remote event: -- Remote link status: OK Negotiated Capabilities: Link events: Remote loopback: Unidirectional support: Yes Variable retrieval: Peer information: t available DM3000-1#show interfaces status ethernet 1/25 Information of Eth 1/25 Basic information: Port type: SFP MAC address: 00:04:DF:12:A4:16 Configuration: Name: Port admin: Up Speed-duplex: 1000M full Capabilities: 10M half, 10M full, 100M half, 100M full, 1000M full Flow-control: Disabled MDIX: Auto Slow Protocols MAC: Standard LACP: Disabled OAM: Loopback Detection: - Unblock hysteresis: 30 sec Link-Flap Detection: - Unblock hysteresis: 30 sec Current status: Link status: Up (BLOCKED) - Critical Event Operation speed-duplex: 1000M full Flow control: Disabled MDIX: rmal DM3000-1#show interfaces link Speed: (t-) 10Mbit/s, (h-) 100Mbit/s, (g-) 1Gbit/s, (x-) 10Gbit/s Duplex: (-h) Half, (-f) Full Blocked: (LF) Link-flap, (LB) Loopback, (UD) Unidirectional, (1X) 802.1X (BL) Backup-link Config.: (SD) Shutdown DATACOM 7

9 Unit UD Tunelamento do OAM Exemplo de aplicação com OAM utilizando tunelamento através de uma nuvem para podermos conhecer o estado do link das interfaces dos switches das pontas. Configuração dos Switches DM DM3000-1#configure DM3000-1(config)#lldp DM3000-1(config)#interface vlan 100 DM3000-1(config-if-vlan-100)#set-member untagged ethernet 1/25 DM3000-1(config-if-vlan-100)#interface ethernet 1/25 DM3000-1(config-if-eth-1/25)#switchport native vlan 100 DM3000-1(config-if-eth-1/25)#oam DM3000-1(config-if-eth-1/25)#speed-duplex 1000full DM3000-1(config-if-eth-1/25)#no negotiation DM4004 DM4004#configure DM4004(config)#lldp DM4004(config)#interface vlan 200 DM4004(config-if-vlan-200)#set-member untagged ethernet range 2/1 2/2 DM4004(config-if-vlan-200)#interface ethernet range 2/1 2/2 DM4004(config-if-eth-2/1-to-2/2)#switchport native vlan 200 DM4004(config-if-eth-2/1-to-2/2)#interface ethernet 2/1 DM4004(config-if-eth-2/1)#l2protocol-tunnel oam DM4004(config-if-eth-2/1)#speed-duplex 1000full DM4004(config-if-eth-2/1)#no negotiation DATACOM 8

10 DM4001 DM4001#configure DM4001(config)#lldp DM4001(config)#interface vlan 200 DM4001(config-if-vlan-200)#set-member untagged ethernet range 1/1 1/2 DM4001(config-if-vlan-200)#interface ethernet range 1/1 1/2 DM4001(config-if-eth-1/1-to-1/2)#switchport native vlan 200 DM4001(config-if-eth-1/1-to-1/2)#interface ethernet 1/1 DM4001(config-if-eth-1/1)#l2protocol-tunnel oam DM4001(config-if-eth-1/1)#speed-duplex 1000full DM4001(config-if-eth-1/1)#no negotiation DM DM3000-2#configure DM3000-2(config)#lldp DM3000-2(config)#interface vlan 100 DM3000-2(config-if-vlan-100)#set-member untagged ethernet 1/25 DM3000-2(config-if-vlan-100)#interface ethernet 1/25 DM3000-2(config-if-eth-1/25)#switchport native vlan 100 DM3000-2(config-if-eth-1/25)#oam DM3000-1(config-if-eth-1/25)#speed-duplex 1000full DM3000-1(config-if-eth-1/25)#no negotiation Visualização da configuração do OAM Verificando nos Switches DM3000 que o OAM está completo. DM DM3000-1#show oam detail ethernet 1/25 Ethernet 1/25: OAM configuration: OAM Enable: Destination address: OAMPDU Interval (ms): 1000 OAMPDU Loss Limit: 5 OAM status: IEEE Standard Local discovery: Remote discovery: Local event: event Remote event: event Remote link status: OK Negotiated Capabilities: Link events: Remote loopback: Unidirectional support: Yes Variable retrieval: Peer information: Vendor: 00:04:DF Model: 17 DATACOM 9

11 DM DM3000-2# show oam detail ethernet 1/25 Ethernet 1/25: OAM configuration: OAM Enable: Destination address: OAMPDU Interval (ms): 1000 OAMPDU Loss Limit: 5 OAM status: IEEE Standard Local discovery: Remote discovery: Local event: event Remote event: event Remote link status: OK Negotiated Capabilities: Link events: Remote loopback: Unidirectional support: Yes Variable retrieval: Peer information: Vendor: 00:04:DF Model: 19 Visualização da configuração do tunelamento Verificando se o tunelamento está habilitado no DM4004 e DM4001. DM4004 DM4004#show l2protocol-tunnel interface ethernet 2/1 Eth 2/1 CDP packets tunneling: Disabled STP packets tunneling: Disabled VTP packets tunneling: Disabled PVST packets tunneling: Disabled UDLD packets tunneling: Disabled PAgP packets tunneling: Disabled LACP packets tunneling: Disabled 802.1X packets tunneling: Disabled OAM packets tunneling: Marker packets tunneling: Disabled GVRP packets tunneling: Disabled DM4001 DM4001#show l2protocol-tunnel interface ethernet 1/1 Eth 1/1 CDP packets tunneling: Disabled STP packets tunneling: Disabled VTP packets tunneling: Disabled PVST packets tunneling: Disabled DATACOM 10

12 UDLD packets tunneling: Disabled PAgP packets tunneling: Disabled LACP packets tunneling: Disabled 802.1X packets tunneling: Disabled OAM packets tunneling: Marker packets tunneling: Disabled GVRP packets tunneling: Disabled Status do Protocolo OAM Status do protocolo na topologia com tunelamento quando for desconectado o RX ou TX utilizando negociação. Enlace DM DM4004 Perda do RX da interface 1/25 do DM e TX da interface 2/1 do DM4004 Switch DM DM4004 DM4001 DM Estado Unidirectional Link UP Link UP Critical Event Perda do TX da interface 1/25 do DM e RX da interface 2/1 do DM4004 Switch DM DM4004 DM4001 DM Estado Critical Event Link DOWN Link UP Critical Event Enlace DM DM4001 DATACOM 11

13 Perda do RX da interface 2/2 do DM4004 e TX da interface 1/2 do DM4001 Switch DM DM4004 DM4001 DM Estado Critical Event Link DOWN Link UP Critical Event Perda do TX da interface 2/2 do DM4004 e RX da interface 1/2 do DM4001 Switch DM DM4004 DM4001 DM Estado Critical Event Link UP Link DOWN Critical Event Enlace DM DM Perda do RX da interface 1/25 do DM e TX da interface 1/1 do DM4001 Switch DM DM4004 DM4001 DM Estado Critical Event Link UP Link UP Unidirectional Perda do TX da interface 1/25 do DM e RX da interface 1/1 do DM4001 Switch DM DM4004 DM4001 DM Estado Critical Event Link UP Link DOWN Critical Event DATACOM 12

14 Aplicações Link unidirecional SDH Exemplo de utilização do protocolo OAM utilizando uma topologia com transporte SDH Synchronous digital hierarchy. Configuração dos Switches DM DM3000-1#configure DM3000-1(config)#lldp DM3000-1(config)#interface vlan 100 DM3000-1(config-if-vlan-100)#set-member untagged ethernet 1/25 DM3000-1(config-if-vlan-100)#interface ethernet 1/25 DM3000-1(config-if-eth-1/25)#switchport native vlan 100 DM3000-1(config-if-eth-1/25)#oam DM DM3000-2#configure DM3000-2(config)#lldp DM3000-2(config)#interface vlan 100 DM3000-2(config-if-vlan-100)#set-member untagged ethernet 1/25 DM3000-2(config-if-vlan-100)#interface ethernet 1/25 DM3000-2(config-if-eth-1/25)#switchport native vlan 100 DM3000-2(config-if-eth-1/25)#oam Verificar o neighbor do DM e 2 para verificar a existência de comunicação dos equipamentos passando pelo SDH. DM3000-1# show lldp neighbor LLDP Eth 1/25 Total neighbors = 1 Neighbor: Chassis ID (subtype 4): 00:04:DF:12:8A:29 DATACOM 13

15 Port ID (subtype 5): Port25 Port Description : Ethernet Port on unit 1, port:25 System Name : DM System Description : DmSwitch3224F2 System Capabilities Supported: bridge System Capabilities : bridge DM3000-2#show lldp neighbor LLDP Eth 1/25 Total neighbors = 1 Neighbor: Chassis ID (subtype 4): 00:04:DF:12:A3:FD Port ID (subtype 5): Port25 Port Description : Ethernet Port on unit 1, port:25 System Name : DM System Description : DmSwitch3324F2 System Capabilities Supported: bridge router System Capabilities : bridge Queda do link SDH Se houver uma queda do link SDH será logado na RAM/FLASH e Syslog se configurado uma mensagem de critical event detected e a interface 1/25 será bloqueada. DM DM3000-1# show log ram tail Mar 19 19:42:43 DM3000_106 : <4> OAM: critical event detected on port 1/25, blocking DM3000-1#show oam detail ethernet 1/25 Ethernet 1/25: OAM configuration: OAM Enable: Destination address: OAMPDU Interval (ms): 1000 OAMPDU Loss Limit: 5 OAM status: IEEE Standard Local discovery: Unknown Remote discovery: Local event: Critical event Remote event: -- Remote link status: OK Negotiated Capabilities: Link events: DATACOM 14

16 DM Remote loopback: Unidirectional support: Yes Variable retrieval: Peer information: t available DM3000-2#show log ram tail Mar 19 19:42:44 DM3000_106 : <4> OAM: critical event detected on port 1/25, blocking DM3000-2#show oam detail ethernet 1/25 Ethernet 1/25: OAM configuration: OAM Enable: Destination address: OAMPDU Interval (ms): 1000 OAMPDU Loss Limit: 5 OAM status: IEEE Standard Local discovery: Unknown Remote discovery: Local event: Critical event Remote event: -- Remote link status: OK Negotiated Capabilities: Link events: Remote loopback: Unidirectional support: Yes Variable retrieval: Peer information: t available Restabelecimento do link SDH Quando for restabelecido o link SDH será logado na RAM/FLASH e Syslog se configurado uma mensagem de critical event recovered e a interface 1/25 será desbloqueada. DM DM3000-1#show log ram tail Mar 19 19:52:42 DM3000_106 : <4> OAM: critical event recovered on port 1/25, unblocking DM3000-1#show oam detail ethernet 1/25 Ethernet 1/25: OAM configuration: OAM Enable: Destination address: OAMPDU Interval (ms): 1000 OAMPDU Loss Limit: 5 OAM status: Local discovery: Remote discovery: Local event: Remote event: Remote link status: IEEE Standard event event OK DATACOM 15

17 DM Negotiated Capabilities: Link events: Remote loopback: Unidirectional support: Yes Variable retrieval: Peer information: Vendor: 00:04:DF Model: 17 DM3000-2#show log ram tail Mar 19 19:52:43 DM3000_106 : <4> OAM: critical event recovered on port 1/25, unblocking DM3000-2#show oam detail ethernet 1/25 Ethernet 1/25: OAM configuration: OAM Enable: Destination address: OAMPDU Interval (ms): 1000 OAMPDU Loss Limit: 5 OAM status: IEEE Standard Local discovery: Remote discovery: Local event: event Remote event: event Remote link status: OK Negotiated Capabilities: Link events: Remote loopback: Unidirectional support: Yes Variable retrieval: Peer information: Vendor: 00:04:DF Model: 19 DATACOM 16

18 Anel EAPS Dada a topologia abaixo: O anel EAPS está inicialmente completo. O switch master do anel EAPS emite Bridge Protocol Data Unit BPDUs pela sua porta primária apenas; a porta secundária recebe as BPDUs emitidas pela primária, e este recebimento assegura que o anel está Completo. Quando o canal TX1 é rompido, o master para de receber as BPDUs na porta secundária. Ocorre então o chaveamento no master, no qual a porta secundária é desbloqueada. Com o rompimento, não ocorre queda de link entre os elementos T2 e T3 do anel, e os caminhos de RX continuam funcionais entre estes elementos. O anel agora encontra-se na seguinte situação: ambas as portas do master estão desbloqueadas; o tráfego de dados no anel está bloqueado no sentido horário mas debloqueado no sentido anti-horário. Como solução, poderia-se provisionar os links entre os elementos com EFM. O OAM atua como heart-beat no link, bloqueando o mesmo caso seja interrompida a passagem de dados entre os elementos. A grande vantagem é não usar como critério apenas o estado UP do link para dizer que o mesmo está OK. DATACOM 17

19 Links de rádio Dada a topologia abaixo: Na topologia, existem dois switches ligados por dois canais de comunicação redundantes; estes canais de comunicação são dois links de rádio. Caso seja rompida a comunicação entre as WANs de um dos links de rádio, esta mudança não será propagada para as LANs, fazendo com que os switches não detectem a queda no link. Como efeito disso, a convergência de alguns protocolos L3 é afetada, pois o VLAN link detect não atuará. Os tempos de convergência podem chegar a 40s para OSPF, 5 minutos para BGP, pois estes são os tempos de timeout destes protocolos. caso de rotas estáticas a convergência não irá ocorrer jamais. Caso os dois links estejam provisionados com backup-link, a proteção de link não ocorrerá. Provisionado os links entre os elementos com EFM, a porta será bloqueada assim que o OAM detectar que a passagem de dados foi interrompida. Após isso, o VLAN link detect forcará o início da reconvergência dos protocolos L3; no caso do Backup-link, o chaveamento ocorrá corretamente. DATACOM 18

20 Rede com Spanning-Tree Dada a topologia abaixo: Na figura, o link entre D e C está bloqueado pelo STP. Ocorrendo interrupção na passagem de BPDUs de STP entre os elementos A e B sem que haja queda no link (link de rádio, SDH, por exemplo), os elementos B, D e ficarão isolados na topologia até que ocorra o timeout do protocolo. Este timeout pode ser de até 30 segundos. Provisionando todos os links com EFM, a interrupção poderia ser detectada em até 300ms, equivalendo a 3 heart-beats do protocolo EFM com intervalo de 100ms. DATACOM 19