首页 › tech › KDDI断网61小时:路由之祸

概述

2022年7月2日凌晨1时35分,日本第二大移动运营商KDDI(au品牌)因一次传输网路由器维护作业中一条路由配置错误,引发终端注册请求重传风暴,VoLTE节点与签约数据库相继拥塞,导致全国语音与数据服务瘫痪61小时25分钟,波及超过3900万用户,机场地勤、银行ATM、铁路货运、气象观测大面积停摆。本文以KDDI官方事故说明与日本总务省监管文件为锚,逐层拆解这条“配置错误→重传风暴→全国拥塞→恢复困难”的完整故障链,以及它留给全球网优运维人员的四条教训。

目录

一、事故速览:日本第二大运营商的至暗61小时

KDDI是日本用户规模第二的移动运营商,旗下有au、UQ mobile、povo三个品牌,还向乐天等MVNO提供全国漫游。2022年7月2日(周六)凌晨1点35分(日本时间),KDDI网络开始出现大规模通信故障,官方事后确认的影响窗口一直持续到7月4日(周一)下午3点,合计61小时25分钟,范围为全国。

按照KDDI提交给总务省的口径,受影响用户为:语音(VoLTE)约2278万人(以故障期间呼出量与平时人均呼叫量之差折算),数据(4G/5G)用户765万以上(以位置登记数差值的最大值计)。而 Light Reading 的报道给出了更大的口径:算上三大品牌及租用其网络的MVNO,超过3900万用户受到影响。社长高桥诚在周日早晨的记者会上道歉,承认这是公司历史上最大规模的通信故障(据 Japan Times 报道)。

事故当天,日本总务相金子惠义即依据《电气通信事业法》认定其为“重大事故”——该法的认定门槛是影响3万以上用户且持续1小时以上,KDDI这次事故超标了三个数量级。

项目 内容
发生时间 2022年7月2日 01:35(JST)
恢复时间 2022年7月4日 15:00(合计61小时25分钟)
影响范围 日本全国
语音受影响用户 约2278万(KDDI官方口径)
数据受影响用户 765万以上(KDDI官方口径)
总影响规模 超3900万(含MVNO,Light Reading口径)
直接诱因 多摩站点全国传输网路由器维护中路由配置错误
根因定性 变更准备不足+非标状态拥塞预案缺失+恢复流程缺失

二、官方时间线:61小时25分钟是怎么走过来的

timeline
    title KDDI断网61小时关键节点
    2022-07-02 01:35 : 多摩传输网路由器维护作业中路由配置出错
    2022-07-02 凌晨 : 位置更新信令被丢弃引发重传风暴 : VoLTE节点拥塞扩散
    2022-07-02 上午 : 确认全国性故障 : 大量手机显示圈外 : 社长记者会道歉
    2022-07-02 至 03日 : 限流扩容多路并进 : 拥塞反复拉锯
    2022-07-03 : 断开全国18台VoLTE节点中的6台 : 切断终端重传源头
    2022-07-04 15:00 : 通信量恢复至前一周水平 : 官方计时结束
    2022-07-28 : 向总务省提交重大事故报告书
    2022-08-03 : 总务省发出行政指导
    2022-11-01 : KDDI提交整改落实报告

需要说明的是,事故初期外界对根因有多种猜测。Light Reading 在7月4日的报道中写道,"一种说法是语音交换平台在例行维护中被替换,另一种说法是更换核心路由器"——当时KDDI尚未给出详细解释。直到7月29日KDDI发布正式说明,链条才完全清晰:故障源是传输网路由器的路由配置错误,而不是交换设备硬件损坏。设备商背不了这个锅,这是一次彻头彻尾的“人的错误+流程的失败”。

三、根因解剖:一条路由如何放倒全国网

KDDI官方的事故说明把故障链分为三步,我们对照移动网络的标准工作原理逐层拆开。

第一击:路由配错,位置更新包被丢弃。 手机要打通VoLTE电话,前提是先完成位置登记(Location Registration)——终端把自己的位置区通报给网络,网络据此知道“你在哪个池子里”,来去话才可能接续。7月2日凌晨,KDDI在多摩(东京都多摩地区枢纽站点)对全国传输网路由器做维护,作业中路由配置错误,导致发往该方向的位置登记请求被静默丢弃。对终端来说,请求发出去石沉大海,按照协议机制只能一轮又一轮加速重传——短时间内,海量终端的重传信令涌向多摩的VoLTE节点,瞬间将其压垮。

第二击:分布式处理把火引向全国。 KDDI的VoLTE节点之间存在分布式处理机制:一个节点过载时,话务和信令会经全国传输网分流到其他节点。这个平时提高可用性的设计,在故障态成了火势蔓延的通道——多摩的过载被“复制”到了全国各地的VoLTE节点。

第三击:签约数据库被打爆。 VoLTE节点和移动网络设备(PGW,分组数据网关)每次处理业务都要到签约数据库(Subscriber DB,即HLR/HSS类网元)做鉴权认证。节点拥塞后处理超时、触发重传,每一次重传都意味着对数据库的又一次鉴权查询。信令流量指数级膨胀,全国签约数据库随之拥塞——这是整张网的“心脏”,它一停,所有用户的状态查询、鉴权、登记全部停摆。

第四击:限流无效,物理断开6台节点。 KDDI对数据库实施了流量控制,但拥塞未消——部分VoLTE节点仍在持续发出超额信令。最终的处置方式相当“壮士断腕":将全国18台VoLTE节点中的6台直接断开,让挂在这些节点上的终端彻底收不到响应、停止重传,数据库负荷才终于回落。这一步之后,恢复工作才真正开始推进。

flowchart TD
    A["多摩传输网路由器维护作业"] --> B["路由配置错误"]
    B --> C["位置登记请求被丢弃"]
    C --> D["海量终端加速重传"]
    D --> E["多摩VoLTE节点拥塞"]
    E --> F["分布式处理分流至全国节点"]
    F --> G["全国VoLTE节点拥塞"]
    G --> H["节点与PGW反复向签约DB发起鉴权"]
    H --> I["签约数据库全国性拥塞"]
    I --> J["手机显示圈外,语音数据全停"]
    I --> K["对DB实施限流"]
    K --> L["拥塞未消除,部分节点持续超发信令"]
    L --> M["断开18台VoLTE节点中的6台"]
    M --> N["重传源头切断,负荷回落"]
    N --> O["逐步恢复,7月4日15时全量恢复"]

值得强调的是KDDI自己在复盘报告里写下的三个定性,这三句话比任何技术细节都更扎心:

  1. 作业准备不足——管理规则、确认项、审批方式都有漏洞,所以路由配错了没人拦住;
  2. 对非标准网络状态下的拥塞控制预估不足——所以一次局部故障演变成全国拥塞;
  3. 没有针对复杂拥塞状态的恢复预案——所以故障被拖长。

三条对应的是变更管理、容量韧性、应急预案三块短板,全部是流程与人的问题,没有一条是设备的问题。

四、为什么恢复这么慢:拥塞控制的双刃剑

很多人第一反应是:一个路由配错,改回来不就行了?为什么拖了两天半?答案是:错误改回来之后,网络已经进入了一种“错误的自洽状态”,你面对的不再是原故障,而是拥塞本身。

这里要先讲清楚移动网的一个底层机制。按照3GPP的通用设计,网络在过载时可以拒绝终端的附着/位置更新请求,并通过信令下发退避定时器,要求终端在定时器到期前不得再次发起请求——这是保护网络不被“雷群效应”(thundering herd,即海量请求同时重试)压垮的标准手段。以下分析基于这一通用机制(KDDI官方说明仅描述了“终端持续重传”的现象与“断开节点以消除终端重传”的处置,未公布协议层细节)。

KDDI这次事故里,拥塞控制机制实际上经历了三次失灵:

其一,重传未被第一道闸门拦住。 路由错误导致的丢包不是显式拒绝——终端收不到拒绝信令,也就拿不到退避指令,只能按协议自身的重传节奏不断重试。发起到被丢弃,全程没有任何“让终端等一等”的反馈,重传风暴愈演愈烈。

其二,限流打错了靶子。 KDDI对签约数据库做了限流,但入方向的信令源头——那些持续超发请求的VoLTE节点——仍在工作。限流数据库只治了症状:请求进不来,业务也不通,而拥塞压力并未消除。

其三,用户的自救行为在帮倒忙。 手机显示“圈外”,用户的第一反应是开关飞行模式、重启手机。但重启会清空终端里所有协议状态,包括退避定时器——刚被网络劝住的用户,重启后又以满血状态发起全新注册请求。每一次用户自救,都是往拥塞的火上浇一瓢油。 周六上午故障发酵期恰逢用户大规模重启时段,这也是故障迟迟压不下去的重要原因之一。

最终“断开6台节点”之所以有效,恰恰是因为它反其道而行:不是让网络撑住更多请求,而是让一部分终端彻底死心。节点断开后,挂在其上的终端收不到任何载波信号,转入正常的找网流程,重传源头被物理消灭,数据库负荷才得以回落。

这段经历给所有网络设计者的启示非常直接:拥塞控制必须区分“保护自己”和“欺骗终端”——你要么明确拒绝并下发退避,让终端知难而退;要么干脆让终端收不到信号、老老实实进入慢速找网。最糟糕的状态是“半通不通”:请求被默默吞掉,终端以为下一秒就能成功,拼命重试。KDDI为全网同学演示了这种状态的破坏力。

五、影响面盘点:从ATM到登山求救

这次事故最让人警醒的地方在于:受影响的不只是39万公里外刷手机的普通人,而是整个日本社会镶嵌在通信网上的那一层“数字皮肤”。 根据KDDI官方列出的企业客户影响清单和 Light Reading 的报道,受波及的基础设施包括:

领域 受影响系统 具体情况
气象 气象厅观测数据采集 全国1300个观测站中约900个数据中断(Light Reading)
金融 银行体系外ATM 大垣共立银行190台ATM停摆
物流 配送状态更新与司机联络 货运追踪与派送调度受阻
交通 JR货运列车运行管理 货运受到影响
交通 机场无线对讲、公交IC卡 机场地勤通信、巴士乘车结算异常
汽车 车联网服务 丰田、铃木车载通话功能中断
公共 水表数据采集 智能水表抄表中断
人身安全 紧急呼叫 北海道两名登山者一度无法通过手机求救(Light Reading)
同业 乐天移动 租用KDDI的漫游补充受波及

其中两条尤其值得展开。一是紧急呼叫。现代VoLTE网络中,紧急呼叫与普通呼叫共用注册与鉴权链条,网络拥塞时IMS紧急呼叫的建立同样受阻。手机“圈外”状态下用户甚至无法手动选择其他运营商网络急救——北海道两名登山者的遭遇,把“通信是生命线”这句话变成了具体的险情。二是2C网络对2B/物联网业务的次生灾害。水表、ATM、物流终端这些物联网设备没有“人工重试”的智慧,网络恢复后它们要靠自己的重连机制爬回来,恢复进度千差万别,KDDI事后给企业客户的影响说明专门列出这些行业,本身就是对“通信即基础设施”的承认。

资本市场也投了票:7月4日(复牌后)KDDI股价早盘一度下挫4%,收盘跌1.7%。当然,和后来的监管动作相比,这算是轻的。

六、处置与整改:从行政指导到罚则入法

事故的处置链条完整地走了日本电信监管的标准程序,值得国内同行对照参考。

第一步,重大事故认定与报告。 7月2日当天,总务省依《电气通信事业法》第28条认定为重大事故。7月28日,KDDI与冲绳Cellular向总务省正式提交重大事故报告书,说明事故经过、原因与再发防止措施(总务省当日发布新闻稿确认受领)。

第二步,行政指导。 8月3日,总务省向KDDI发出《关于电气通信事故妥善应对的指导》——这是监管层面的正式训诫,要求限期整改并回报。

第三步,第三方检证。 总务省设立“电气通信事故检证会议”,自2022年8月起对事故展开独立验证——运营商自查之外引入第三方视角,避免“自己查自己”的利益冲突。

第四步,整改落实回报。 11月1日,KDDI提交对行政指导的整改报告,内容包括:通信设备维护作业的作业规程与标准修订、拥塞检测机制强化等。

KDDI自身的整改动作则在报告提交前就已铺开,其官方公布的落地时间表如下:

问题环节 整改措施 落地时间
维护作业 作业与项目审批流程修订 2022-07-14
维护作业 计划作业的项目风险分析机制 2022-07-22
故障扩大 VoLTE节点拥塞检测精细化工具 2022-07-28
故障扩大 拥塞控制设计的复核与检查 2022年8月底完成
故障拖长 拥塞场景下的恢复流程修订 2022-07-11
故障拖长 VoLTE节点拥塞恢复工具开发 2022年8月底前
客户通告 信息披露时效与透明度改进 7月14日起分步实施

第五步,事故返还。 7月29日KDDI公布返还方案,分两层:依契约条款,对连续24小时以上完全无法使用全部服务的271万用户(冲绳7万)返还相当于2天基本费用的金额;另向全部智能手机、功能机及Home plus phone用户(KDDI3589万+冲绳66万)每户返还未税200日元,9月账单直接抵扣。povo2.0因月租为零,改赠1GB/3日流量包。约合1.2美元的“道歉金”在日本社交媒体上引发不少吐槽,但站在制度角度,明确、自动、无需申请的返还机制值得肯定——用户不需要举证,账单自动减免。

更深远的影响在立法层面。 据日媒报道,这次事故叠加此前docomo、SoftBank的多起故障,直接推动了日本《电气通信事业法》修正案在2024年经国会通过:将NTT docomo、KDDI、SoftBank、乐天等大型运营商指定为监管对象,重大事故强制报告义务升级,瞒报漏报最高可处1亿日元罚则,并自2025年起施行。Light Reading 在2022年报道中引用分析师 Marc Einstein 的预判——"我不会惊讶于看到类似当年银行ATM故障后金融厅式的监管收紧”——两年后应验。

七、老网优的四条桌面推演

复盘别人的事故,最终要落到自己身上。以18年核心网与运维经验视角,我把这次事故翻译成四条可以拿回自己网络里做的推演。

推演一:你的变更窗口里,谁在盯着“非预期行为”? KDDI的路由配错发生在凌晨1点半的维护作业中——和全球99%的割接一样。问题是:作业单上有“路由配置变更后需验证哪些信令流”的确认项吗?位置更新成功率、寻呼成功率这些核心KPI,在割接后的前15分钟有人值守吗?多数重大故障的第一现场,都是割接后的“确认空窗期”。建议把“割接后15分钟KPI人工盯守”写进作业规程,并明确“发现劣化立即回退”的授权——回退的决策权必须前移到现场,而不是层层上报。

推演二:你演练过“网络不正常时的网络”吗? KDDI承认“未充分考虑非标准网络状态下的拥塞控制”。平时压测都是模拟“业务增长”,谁模拟过“信令风暴"?建议定期做信令过载演练:人为制造HSS/HLR高负荷,观察节点的限流行为、终端的退避表现、告警的涌现顺序。3GPP标准允许网络设备有多种过载实现,具体行为以各厂家官方文档为准——但无论实现如何,“故障态下全网信令路径会怎么走”这张图,必须在故障发生前就画出来。

推演三:恢复预案里,有没有“断臂”选项? KDDI最终靠断开6台VoLTE节点止血。这个动作看似粗暴,实则需要预案支撑:哪些节点可以断、断开影响多少用户、断开后终端行为如何预期、什么条件下断——没有事前设计,故障中没人敢拍这个板。复盘报告里KDDI自己写了“没有针对复杂拥塞状态的恢复程序”。每张核心网的应急预案里,都应该有一页“极端止血手段清单”,并经过管理层事先授权。

推演四:物联网业务和手机用户,是同一条命吗? 这次ATM、水表、物流、车联网陪葬,暴露的是2B/物联网业务对公网的深度依赖且无差异化保障。短期内未必人人都能上专网切片,但至少可以做到:梳理关键2B业务的承载路径与故障影响面,签订SLA前明确“大面积公网故障不在保障范围”或为其预留备用的通信通道,恢复顺序上明确物联网终端的批量重连控制——否则网络恢复的那一刻,千万台物联网设备同时重连,就是第二场拥塞。

八、结语

KDDI这次事故没有黑客、没有硬件缺陷、没有天灾,起因只是凌晨维护作业中的一条路由配置——但这恰恰是它最值得写进教材的原因。现代移动网络是一台精密的信令机器,位置更新、鉴权、重传、退避,每一个机制单独看都是保护网络的善政,组合在错误的条件下却会形成自我强化的死亡螺旋。61小时25分钟的计时器告诉所有运营商:故障的规模,从来不取决于第一个错误的尺寸,而取决于你的网络和你的流程,能否在错误发生后的第一个小时里摁住它。

三年过去,日本已经为此改了法律。而在世界的其他角落,类似拓扑、类似流程、类似凌晨割接的作业仍在每晚进行。KDDI交了学费的这道题,值得每一家运营商在自己网上重新做一遍。

参考来源

  1. The July 2 Communication Failure and Our Response | KDDI — KDDI官方事故说明专页:影响时长、用户数、三步故障链、整改时间表与返还方案的权威出处
  2. KDDI network goes down for two days after maintenance failure | Light Reading — Robert Clark的行业报道:3900万用户口径、气象厅/银行ATM/登山者等影响细节、监管认定与分析师评论
  3. Receipt of Serious Accident Report from KDDI Corporation | 日本总务省 — 总务省确认受领《电气通信事业法》第28条重大事故报告书的官方新闻稿
  4. Administrative Guidance to KDDI Corporation and Okinawa Cellular | 日本总务省 — 总务省2022年8月3日行政指导的官方说明
  5. 2022年7月2日に発生した通信障害の行政指導に対する報告書を提出 | KDDI — KDDI提交整改落实报告的官方新闻稿(作业规程修订、拥塞检测强化)

本文由「51学通信」技术团队出品。51学通信由通信行业18年老兵爱卫生(微信ID: gprshome201101)维护,聚焦5G/6G核心网、3GPP标准解读、通信前沿技术深度分析。 出版作品有《5G核心网原理与实践》《IMS原理与实践》等4本通信专业书籍。知识星球「51学通信」提供深度技术答疑和行业洞察。

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