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相信大家都聽過網(wǎng)絡(luò)環(huán)路這個詞吧，網(wǎng)絡(luò)環(huán)路會對企業(yè)網(wǎng)絡(luò)存在很大的威脅，它會造成網(wǎng)絡(luò)里的廣播風(fēng)暴，耗盡交換資源，造成交換機癱瘓，最終導(dǎo)致的就是直接的經(jīng)濟損失。今天我們就來聊聊，環(huán)路的產(chǎn)生、排查、解決以及如何防范。
一、什么是環(huán)路
以太網(wǎng)交換網(wǎng)絡(luò)中為了提高網(wǎng)絡(luò)可靠性，通常會采用冗余設(shè)備和冗余鏈路，然而現(xiàn)網(wǎng)中由于組網(wǎng)調(diào)整、配置修改、升級割接等原因，經(jīng)常會造成數(shù)據(jù)或協(xié)議報文環(huán)形轉(zhuǎn)發(fā)，不可避免的形成環(huán)路。如圖所示，三臺設(shè)備兩兩相連就會形成環(huán)路。當(dāng)設(shè)備未部署環(huán)路保護協(xié)議或者組網(wǎng)配置發(fā)生變更時，環(huán)形組網(wǎng)中就可能會產(chǎn)生廣播風(fēng)暴。
二、環(huán)路的危害
二層環(huán)路最大的危害就是會產(chǎn)生廣播風(fēng)暴，以太網(wǎng)是一個支持廣播的網(wǎng)絡(luò)，在沒有環(huán)路的環(huán)境中，廣播包在網(wǎng)絡(luò)中以泛洪的形式被送達(dá)到網(wǎng)絡(luò)的每一個角落，以保證每個設(shè)備都能夠接受到它。在帶寬允許的情況下，每個網(wǎng)橋在接收到廣播報文以后，都會向除接收端口以外的其他所有接口轉(zhuǎn)發(fā)這個廣播包，一旦網(wǎng)絡(luò)中有環(huán)路，這種簡單的廣播機制就會引發(fā)災(zāi)難性后果。
環(huán)路中一個廣播報文被反復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)了千萬次，產(chǎn)生了廣播風(fēng)暴并且很快達(dá)到或接近端口線速，并迅速消耗鏈路帶寬。根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則，這些廣播報文不僅僅只是在環(huán)路上無限轉(zhuǎn)發(fā)，環(huán)路設(shè)備還會向其他端口轉(zhuǎn)發(fā)一份，這樣整個網(wǎng)絡(luò)中都充斥著大量重復(fù)廣播報文。
二層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備處于同一個廣播域下，廣播報文在環(huán)路中會反復(fù)持續(xù)傳送，無限循環(huán)，形成廣播風(fēng)暴，引發(fā)MAC地址表不穩(wěn)定等現(xiàn)象描述，進而影響正常業(yè)務(wù)，導(dǎo)致用戶通信質(zhì)量較差，甚至通信中斷。
三、如何判斷環(huán)路故障
所有這些誘發(fā)故障的內(nèi)在因素絕大多數(shù)都有其“外在異常表現(xiàn)”，具體會反映在特定網(wǎng)元的告警、日志、流量統(tǒng)計、端口狀態(tài)等信息中。因此故障快速定位的關(guān)鍵在于，如何有效而快速的通過事發(fā)時間、影響范圍、所做操作及故障網(wǎng)絡(luò)范圍的網(wǎng)元基本信息的查看，快速發(fā)現(xiàn)這些“外在異常表現(xiàn)”所在的點，進而鎖定故障網(wǎng)元節(jié)點，找出原因分析。
四、環(huán)路故障診斷步驟
判斷網(wǎng)絡(luò)中是否存在二層環(huán)路，一般可以使用查看接口帶寬流量、查看MAC漂移告警、部署環(huán)路檢測、查看CPU占用率四種方法進行確認(rèn)。這四種方法沒有嚴(yán)格的操作順序，為更加準(zhǔn)確判斷故障屬性，可以使用其中的一種或多種方法來進行問題定位。
五、如何快速破環(huán)
以太網(wǎng)環(huán)路會在短時間內(nèi)形成數(shù)據(jù)風(fēng)暴，當(dāng)端口的流量達(dá)到帶寬的最大負(fù)荷，會形成鏈路擁塞，影響網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。因此，在確認(rèn)現(xiàn)網(wǎng)存在數(shù)據(jù)環(huán)路后，需要第一時間按照如下步驟處理，盡快恢復(fù)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
梳理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳⒆R別環(huán)路
環(huán)形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟话爿^為復(fù)雜，可以尋求到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)全圖，具體到網(wǎng)絡(luò)的VLAN規(guī)劃信息，每臺設(shè)備名稱、系統(tǒng)MAC、管理IP，本端端口名稱、對端端口名稱。
完整的拓?fù)湫畔⑹墙鉀Q環(huán)路問題的首要條件，如果沒有拓?fù)鋱D，需要從發(fā)現(xiàn)環(huán)路的設(shè)備，通過逐跳登錄，記錄設(shè)備信息、端口信息和VLAN信息，手動繪制完整的拓?fù)洹?/p>
緊急破環(huán)
緊急破環(huán)又稱手動破環(huán)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴嚴(yán)重影響正常的業(yè)務(wù)時，需要使用此方法盡快恢復(fù)業(yè)務(wù)。
端口退出已成環(huán)的VLAN
在已經(jīng)成環(huán)的網(wǎng)絡(luò)上，將其中一個端口退出成環(huán)VLAN，屬于影響面最小的破環(huán)方法。
shutdown已經(jīng)成環(huán)的端口
shutdown已經(jīng)成環(huán)的物理端口，也可以達(dá)到破環(huán)的效果。需要注意的是執(zhí)行此動作之前，您需要確保在接口視圖下執(zhí)行命令shutdown關(guān)閉接口后，不會影響正常的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
拔出成環(huán)接口破環(huán)
通過拔出成環(huán)的端口的連接光纖或網(wǎng)線，也可以緊急破環(huán)。該方法可以使用Shutdown端口代替，在設(shè)備無法遠(yuǎn)程登錄時可以使用。
確認(rèn)業(yè)務(wù)已經(jīng)恢復(fù)
通過Ping等操作測證網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量，并觀察現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)是否已經(jīng)恢復(fù)。環(huán)路拓?fù)浯嬖谌哂噫溌泛团渲?，因此環(huán)路破除后業(yè)務(wù)一般會自行恢復(fù)。
六、網(wǎng)絡(luò)加固和優(yōu)化
部署適當(dāng)?shù)钠茐膮f(xié)議
如果當(dāng)前的環(huán)路問題是由于物理環(huán)路引入，按照網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃合理部署破環(huán)協(xié)議。以太網(wǎng)交換機常見的破環(huán)協(xié)議為STP/RSTP/MSTP/VBST、RRPP、SEP、ERPS等。
部署廣播抑制提升網(wǎng)絡(luò)健壯性
為了避免再次成環(huán)，成環(huán)后再次引入數(shù)據(jù)風(fēng)暴，建議在環(huán)上設(shè)備端口下，部署廣播抑制，按照經(jīng)驗，部署5%的廣播抑制可以很好的防止廣播風(fēng)暴，具體抑制的比例值可以按照現(xiàn)網(wǎng)并發(fā)廣播流量來評估確認(rèn)。
優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，提升網(wǎng)絡(luò)
復(fù)雜組網(wǎng)可以通過分層控制，建議合理規(guī)劃設(shè)計接入層、匯聚層，通過堆疊、集群等橫向虛擬化技術(shù)簡化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。單層組網(wǎng)內(nèi)設(shè)備數(shù)量較多時，建議按照邏輯組織和地理分布，劃分不同的域。