如何判斷交換機出現環路（技術打卡-交換機環路產生原因和解決方法）

2023-10-14 19:45:27

網際網路時代對於我們的生活產生了非常巨大的影響，給我們帶來了很多的便利，但是同時給我們帶來的還有許許多多的問題，如網絡安全。

有人說過在當今的網絡通訊流量中，百分之八十左右的資源都被浪費，只有不到五分之一的資源被有效利用。

防環機制就是在這樣糟糕的環境下產生的淨化機制。

通常我們的網絡環路分為第二層環路和第三層環路，所有環路的形成都是由目的路徑不明確導致混亂而造成的。

二層環路也就是我們說的交換機環路，它是由交換機廣播消息的惡性循環產生的。我們都知道交換機連接的是連接區域網的主要設備，而且交換機分割衝突域，但是不分割廣播域，所以交換機默認允許轉發廣播消息。

而且由於交換機的工作原理，它在進行MAC表查詢的時候，如果查詢無果，會將數據幀從除接收埠之外的其他埠發送出去。所以當交換機環狀相連時，一個數據幀就會無限循環。在這個時候就產生了我們學習的生成樹，用來防止交換網絡出現環路。

生成樹最原始的版本是802.1d，也就是STP（Spanning Tree Protocol）。802.1D生成樹協議（STP）標準的設計初中是，每一次連接都在中斷一分鐘左右後恢復即可視為性能良好。但這個版本的標準是所有VLAN共用一個生成樹，所以也叫CST（Common Spanning Tree）。

Cisco通過Uplink Fast、Backbone Fast 和 Port Fast 等功能增強了最初的802.1D規範，為的是加速橋接網絡的收斂時間，缺點是這些機制是專有的並且需要額外的配置。也就是快速生成樹協議。

快速生成樹協議（RSTP，IEEE 802.1W）可以視作802.1D標準的一種進化，而不僅僅是一種變革。802.1D中的術語基本上保持不變。而且大部分參數也沒有變化，因此熟知802.1D的用戶可以輕鬆的快速配置新協議。在大多數情況下，RSTP的性能比Cisco專有擴展的性能要好，而且不需要額外的配置。

後來出現了MSTP（802.1s），多生成樹協議是IEEE802.1s中定義的生成樹協議，通過生成多個生成樹，來解決乙太網環路問題。

RSTP在STP基礎上進行了改進，實現了網絡拓撲快速收斂。但RSTP和STP還存在同一個缺陷：由於區域網內所有的VLAN共享一棵生成樹，因此無法在VLAN間實現數據流量的負載均衡，鏈路被阻塞後將不承載任何流量，還有可能造成部分VLAN的報文無法轉發。

為了彌補STP和RSTP的缺陷，IEEE於2002年發布的802.1S標準定義了MSTP。MSTP兼容STP和RSTP，既可以快速收斂，又提供了數據轉發的多個冗餘路徑，在數據轉發過程中實現VLAN數據的負載均衡。

MSTP把一個交換網絡劃分成多個域，每個域內形成多棵生成樹，生成樹之間彼此獨立。每棵生成樹叫做一個多生成樹實例MSTI（Multiple Spanning Tree Instance），每個域叫做一個MST域。

所謂生成樹實例就是多個VLAN的一個集合。通過將多個VLAN捆綁到一個實例，可以節省通信開銷和資源佔用率。

MSTP各個實例拓撲的計算相互獨立，在這些實例上可以實現負載均衡。可以把多個相同拓撲結構的VLAN映射到一個實例裡，這些VLAN在埠上的轉發狀態取決於埠在對應MSTP實例的狀態。

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