链路层发现协议LLDP详解

小乔

LLDP简介
介绍LLDP的定义和目的。

定义
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。

目的
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工作原理

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。工作原理如图5-1所示。

图5-1  LLDP原理框图

                               
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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。
  

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报文结构如图5-2所示。

图5-2  LLDP报文结构

                               
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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结构如图5-3所示。

图5-3  LLDPDU结构

                               
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如图5-3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的结构如图5-4所示。

图5-4  TLV结构

                               
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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5-1  基本TLV[td]
  

  TLV名称	说明	是否必须发布
  Chassis ID TLV	发送设备的桥MAC地址。	是
  Port ID TLV	标识LLDPDU发送端的端口。 当设备不发送MED TLV时，内容为端口名称。 当设备发送MED TLV时，内容为端口的MAC地址，没有端口MAC时使用桥MAC。	是
  Time To Live TLV	本设备信息在邻居设备上的存活时间。	是
  End of LLDPDU TLV	标志LLDPDU结束。	是
  Port Description TLV	以太网端口的描述字符串。	否
  System Name TLV	设备的名称。	否
  System Description TLV	系统描述。	否
  System Capabilities TLV	系统的主要功能以及有哪些主要功能被使能。	否
  Management Address TLV	供网管系统标识网络设备并进行管理的地址。管理地址可以明确地标识一台设备，有利于网络拓扑的绘制，便于网络管理。	否

  
  
• IEEE 802.1组织定义的TLV
  表5-2  IEEE 802.1组织定义的TLV[td]
  

  TLV名称	说明
  Port VLAN ID TLV	端口VLAN ID。
  Port And Protocol VLAN ID TLV	端口的协议VLAN ID。
  VLAN Name TLV	端口VLAN名称。
  Protocol Identity TLV	端口支持的协议类型。

• IEEE 802.3组织定义的TLV
  表5-3  IEEE 802.3组织定义的TLV[td]
  

  TLV名称	说明
  Link Aggregation TLV	端口是否支持链路聚合以及是否已使能链路聚合。
  MAC/PHY Configuration/Status TLV	端口的速率和双工状态、是否支持端口速率自动协商、是否已使能自动协商功能以及当前的速率和双工状态。
  Maximum Frame Size TLV	端口支持的最大帧长度，取端口最大传输单元MTU（Max Transmission Unit）。
  Power Via MDI TLV	端口的供电能力，比如是否支持PoE，是供电设备还是受电设备。

• 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。
  表5-4  LLDP-MED TLV[td]
  

  TLV名称	说明
  LLDP-MED Capabilities TLV	当前设备的设备类型以及在LLDPDU中可封装的LLDP-MED TLV类型。
  Inventory TLV	设备的制造厂商。
  Location Identification TLV	位置标识信息，供其它设备发现设备的位置。
  Network Policy TLV	Voice VLAN的VLAN ID、二层优先级以及DSCP值等。
  Extended Power-via-MDI TLV	当前设备的供电能力。
  Hardware Revision TLV	媒体终端ME（Media Endpoint）设备的硬件版本。
  Firmware Revision TLV	ME设备的硬件版本，只支持在本地设备查询，不支持作为TLV封装在报文中发送给邻居。
  Software Revision TLV	ME设备的软件版本，只支持在本地设备查询，不支持作为TLV封装在报文中发送给邻居。
  Serial Number TLV	ME设备的序列号，只支持在本地设备查询，不支持作为TLV封装在报文中发送给邻居。
  Model Name TLV	ME设备的Model Name，只支持在本地设备查询，不支持作为TLV封装在报文中发送给邻居。
  Asset ID TLV	ME设备的资产标识符，只支持在本地设备查询，不支持作为TLV封装在报文中发送给邻居。

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wuzw

全面详细讲解，666

xman

Just7Scorpion

好家伙，LLDP协议用了这么久，第一次这么深入研究

xz蓝精灵

666

ljl981112

66666

win8win10

丁顶顶顶

win8win10

OK的很啊

Iamvam

讲解的很细致

ba123

666

ba123

6666

r98525068

講解的很細緻
感謝

zhou42544

yaoquan0118

写的很详细，感谢分享!