文章目录
- 为什么需要LLDP
- LLDP应用场景有哪些
- LLDP报文格式
- LLDP是如何工作的
LLDP（Link Layer Discovery Protocol）是IEEE 802.1ab中定义的链路层发现协议。LLDP是一种标准的二层发现方式，可以将本端设备的管理地址、设备标识、接口标识等信息组织起来，并发布给自己的邻居设备，邻居设备收到这些信息后将其以标准的管理信息库MIB（Management Information Base）的形式保存起来，以供网络管理系统查询及判断链路的通信状况。
为什么需要LLDP
随着网络规模越来越大，网络设备种类繁多，并且各自的配置错综复杂，对网络管理能力的要求也越来越高。传统网络管理系统多数只能分析到三层网络拓扑结构，无法确定网络设备的详细拓扑信息、是否存在配置冲突等。因此需要有一个标准的二层信息交流协议。
LLDP提供了一种标准的链路层发现方式。通过LLDP获取的设备二层信息能够快速获取相连设备的拓扑状态；显示出客户端、交换机、路由器、应用服务器以及网络服务器之间的路径；检测设备间的配置冲突、查询网络失败的原因。企业网用户可以通过使用网管系统，对支持运行LLDP协议的设备进行链路状态监控，在网络发生故障的时候快速进行故障定位。
LLDP应用场景有哪些
LLDP有以下几种常见应用场景应用：
- 单邻居组网应用场景
单邻居组网应用场景是指交换机设备的接口之间或者交换机与媒体终端ME（Media Endpoint）的接口之间是直接相连，中间没有跨任何的设备，而且接口只有一个邻居设备的情况。单邻居组网如下图所示，SwitchA和SwitchB之间以及SwitchA和ME之间均是直接相连，SwitchA和SwitchB的每一个接口都只有一个邻居。
单邻居组网应用场景
- 多邻居组网应用场景
多邻居组网应用场景是指交换机设备的接口之间不是直接相连，这时每个接口的邻居不止一个。多邻居组网如下图所示，SwitchA、SwitchB和SwitchC之间通过Switch连接（Switch需要支持LLDP报文透传）。这样SwitchA、SwitchB和SwitchC的接口都不止有一个邻居。
多邻居组网应用场景
- 链路聚合组网应用场景
链路聚合组网应用场景是指交换机设备的接口之间存在链路聚合，接口之间是直接相连，链路聚合之间的每个接口只有一个邻居设备。如下图所示SwitchA和SwitchB之间存在链路聚合，SwitchA和SwitchB的每一个接口都只有一个邻居。
链路聚合组网应用场景
LLDP报文格式
LLDP报文结构
封装有LLDP数据单元LLDPDU（LLDP Data Unit）的以太网报文称为LLDP报文。LLDP报文结构如下图所示。
LLDP报文结构
各字段含义如下：
- DA（Destination MAC Address）：目的MAC地址，为固定的组播MAC地址0x0180-C200-000E。
- SA（Source MAC Address）：源MAC地址，为发送端的MAC地址。
- Type：报文类型，LLDP报文中该字段的值为0x88CC。
- LLDPDU：LLDP数据单元，LLDP信息交换的主体。
- FCS：帧检验序列。
LLDPDU
LLDPDU就是封装在LLDP报文中本地信息的数据单元。在组成LLDPDU之前，先将本地信息封装成TLV(Type/Length/Value)格式，再由若干个TLV组合成一个LLDPDU封装在LLDP报文的数据部分进行传送。
LLDPDU结构
如上图所示，Chassis ID TLV、Port ID TLV、Time to Live TLV和End of LLDPDU TLV，为必须携带的TLV。其余均为可选TLV，可以由设备自行定义是否包含在LLDPDU中。
当接口的状态发生变化（去使能LLDP、接口shutdown）时，接口会向邻居设备发送一个LLDP报文，其中Time To Live TLV字段的Value值为0，这个报文称为shutdown报文。shutdown报文不包含任何可选TLV。
TLV结构
TLV是组成LLDPDU的单元，每个TLV都代表一个信息。
TLV的结构如下图所示。
TLV结构
各字段含义如下：
- TLV Type：TLV的类型，每个TLV的类型值不同，比如End of LLDPDU TLV的类型值为0，Chassis ID TLV的类型值为1等。
- TLV Length：TLV的长度，占9个bit。
- TLV Value：TLV的值，第一个字节指此TLV的子类型，剩余的字节为TLV真正的值。
TLV类型
LLDP可以封装的TLV类型包括基本TLV、802.1组织定义的TLV、802.3组织定义的TLV和媒体终端发现MED（Media Endpoint Discovery）TLV。基本TLV是一组对设备进行管理的基础TLV，802.1组织定义的TLV、802.3组织定义的TLV和MED TLV则是由标准组织或其他机构定义的TLV，用于增强对设备的管理功能，可根据实际需要选择是否在LLDPDU中发送。
- 基本TLV
在基本TLV中，有4种类型的TLV对于实现LLDP功能是必选的，即必须在LLDPDU中发布。
表1-1 基本TLV
- IEEE 802.1组织定义的TLV
表1-2 IEEE 802.1组织定义的TLV
- IEEE 802.3组织定义的TLV
表1-3 IEEE 802.3组织定义的TLV
- MED TLV
MED TLV为VoIP（Voice over IP）提供了许多高级的应用，包括基本配置、网络策略配置、地址信息以及目录管理等，满足了语音设备的不同生产厂商在成本有效、易部署性、易管理性等方面的要求，并解决了在以太网中部署语音设备的问题，为语音设备的生产者、销售者以及使用者提供便利。
当交换机识别到其某一接口的LLDP邻居发送的LLDP报文中包含任一类型的MED TLV时，交换机会将该接口能发布的所有MED TLV均发布给该LLDP邻居。但该LLDP邻居可能仅支持交换机发布的部分MED TLV，此时会导致LLDP协商失败。可以通过执行undo lldp tlv-enable med-tlv命令配置该接口不发布其LLDP邻居不支持的MED TLV。例如，某终端不支持802.3af标准，即无法识别Extended Power-via-MDI TLV，则必须在连接该终端的接口下执行undo lldp tlv-enable med-tlv power-over-ethernet命令配置该接口不发布Extended Power-via-MDI TLV。
表1-4 LLDP-MED TLV
LLDP报文收发机制
LLDP报文发送机制
当使能LLDP功能时，设备会周期性地向邻居设备发送LLDP报文。如果设备的本地配置发生变化则立即发送LLDP报文，以将本地信息的变化情况尽快通知给邻居设备。为了防止本地信息的频繁变化而引起LLDP报文的大量发送，每发送一个LLDP报文后都需延迟一段时间后再继续发送下一个报文。
LLDP报文接收机制
当使能LLDP功能时，设备会对收到的LLDP报文及其携带的TLV进行有效性检查，通过检查后再将邻居信息保存到本地设备，并根据LLDPDU报文中TLV携带的TTL值设置邻居信息在本地设备的老化时间。如果接收到的LLDPDU中的TTL值等于零，将立刻老化掉该邻居信息。
LLDP是如何工作的
LLDP可以将本地设备的信息组织起来并发布给自己的远端设备，本地设备将收到的远端设备信息以标准MIB的形式保存起来。工作原理如下图所示。
LLDP原理框图
LLDP基本实现原理为：
- LLDP模块通过LLDP代理与设备上物理拓扑MIB、实体MIB、接口MIB以及其他类型MIB的交互，来更新自己的LLDP本地系统MIB，以及本地设备自定义的LLDP扩展MIB。
- 将本地设备信息封装成LLDP帧发送给远端设备。
- 接收远端设备发过来的LLDP帧，更新自己的LLDP远端系统MIB，以及远端设备自定义的LLDP扩展MIB。
- 通过LLDP代理收发LLDP帧，设备就很清楚地知道远端设备的信息，包括连接的是远端设备的哪个接口、远端设备的MAC地址等信息。
LLDP本地系统MIB用来保存本地设备信息。包括设备ID、接口ID、系统名称、系统描述、接口描述、网络管理地址等信息。
LLDP远端系统MIB用来保存远端设备信息。包括设备ID、接口ID、系统名称、系统描述、接口描述、网络管理地址等信息。
LLDP代理完成下列任务:
- 维护LLDP本地系统MIB和LLDP远端系统MIB。
- 在本地状态发生变化的情况下，提取LLDP本地系统MIB信息并向远端设备发送。在本地设备状态信息没有变化的情况下，按照一定的周期提取LLDP本地系统MIB信息向远端设备发送。
- 识别并处理收到的LLDP帧。
- LLDP本地系统MIB或LLDP远端系统MIB的状态发生变化的情况下，向网管发送LLDP告警。
