交換技術(shù)應(yīng)用連載：廣播風(fēng)暴問題解決
橋接環(huán)路
在交換機設(shè)備出現(xiàn)之前，曾經(jīng)出現(xiàn)過一種用來隔離碰撞的設(shè)備叫網(wǎng)橋（bridge）。網(wǎng)橋的工作原理和交換機相同，只是比交換機端口少，只有兩個端口。另外一個不同點是網(wǎng)橋是軟件實現(xiàn)的，交換速度比交換機慢。基于歷史原因，今天仍然把交換機稱為橋接設(shè)備，把交換機形成的環(huán)路稱為橋接環(huán)路（bridge loop）。
交換機把原本處于同一個碰撞域和廣播域的主機分割開來，使它們分別處于不同的碰撞域，提高了網(wǎng)絡(luò)性能。這樣做雖然解決了一個問題（提高了性能），但又引入了一個新問題，就是單點失敗（single point failure），即當交換機出現(xiàn)故障時原本能夠通信的主機就不能通信了。為了避免單點失敗，人們很自然地想到了冗余技術(shù)--使用兩臺交換機連接兩個分離的網(wǎng)段，一旦一臺交換機出現(xiàn)故障還有另外一臺交換機可以替代工作。單點失敗的問題雖然解決了，但是由于兩條路徑的出現(xiàn)又會產(chǎn)生環(huán)路（如圖1所示）。環(huán)路的產(chǎn)生將引起廣播風(fēng)暴（broadcast storm）和MAC地址表不穩(wěn)定。這兩個問題要比單點失敗嚴重的多。
圖 1環(huán)路的形成
廣播風(fēng)暴的形成
在圖2所示的拓撲中，當網(wǎng)段1（segmeng1）中的主機hostX發(fā)出一個廣播幀后(例如ARP廣播)，該網(wǎng)段中所有節(jié)點都接收到它，SwitchA和switchB也不例外，這里以switchA為例。由于是廣播幀，SwitchA將它轉(zhuǎn)發(fā)到所有其他端口，因此，這個廣播幀會出現(xiàn)在網(wǎng)段2（segment2）中。
被交換機switchA轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)段2的廣播幀被交換機switchB處于網(wǎng)段2的端口收到。SwitchB并不知道該數(shù)據(jù)幀是由switchA轉(zhuǎn)發(fā)過來的，因為數(shù)據(jù)幀上沒有任何跡象表明它曾經(jīng)被交換機處理過，正是基于這個原因，以太網(wǎng)交換機也稱為透明（transparent）網(wǎng)橋--對于數(shù)據(jù)的接收端來說是透明的，它看不到路徑中經(jīng)由的交換機，它認為數(shù)據(jù)是從發(fā)送端直接到達目的地的的。SwitchB收到該廣播幀后查閱地址表，沒有找到任何匹配的地址條目，只好將該幀向其它所有端口轉(zhuǎn)發(fā)，該廣播幀又被轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)段1上。SwitchA還會收到它并執(zhí)行前面的過程。如此往復(fù)，廣播幀在環(huán)路中無休止地傳播，形成廣播風(fēng)暴。廣播風(fēng)暴將嚴重影響網(wǎng)絡(luò)性能，甚至造成網(wǎng)絡(luò)癱瘓。
圖 2 廣播風(fēng)暴的形成
MAC地址表不穩(wěn)定
環(huán)路也會造成交換機的MAC地址表不穩(wěn)定。以圖3為例解釋為什么MAC地址表不穩(wěn)定。
圖 3 MAC地址表不穩(wěn)定 （做圖時把SW1下面的黑條去掉，SW1、SW2后面的陰影去掉）
假如主機A向主機B發(fā)送數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)幀被交換機SW1和交換機SW2在網(wǎng)段1（S1）上的端口收到，通過學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)幀中的源地址，兩臺交換機都認為主機A在網(wǎng)段S1上，并把這樣的信息寫入地址表中。此時如果兩臺交換機的地址表中并沒有主機B的地址條目，它們會把該數(shù)據(jù)幀向其他所有端口轉(zhuǎn)發(fā)，這樣該數(shù)據(jù)幀就會被轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)段2（S2）上。交換機SW2通過其在S2網(wǎng)段上的端口收到交換機SW1轉(zhuǎn)發(fā)到S2網(wǎng)段上的數(shù)據(jù)幀后，再次讀取源地址，發(fā)現(xiàn)仍然是主機A的地址，那么它認為主機A在網(wǎng)段2上，便修改自己的地址表，以反映出最新的狀態(tài)。同理，交換機SW1從S2網(wǎng)段上收到該數(shù)據(jù)幀后也修改自己的地址表，把主機A對應(yīng)在S2網(wǎng)段上。這樣，隨著數(shù)據(jù)幀在環(huán)上不停地旋轉(zhuǎn)，兩臺交換機會認為主機A不停地在兩個網(wǎng)段上變換，造成MAC地址表不穩(wěn)定。MAC地址表不穩(wěn)定會影響主機之間的通信，因為某些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)不到正確的目的地。
提示：如果交換機在其兩個或以上端口上收到了同一個數(shù)據(jù)幀，它就認為出現(xiàn)了環(huán)路，并報告故障信息。
【編輯推薦】
