號(hào)主：老楊丨11年資深網(wǎng)絡(luò)工程師，更多網(wǎng)工提升干貨，請(qǐng)關(guān)注公眾號(hào)：網(wǎng)絡(luò)工程師俱樂(lè)部

我的網(wǎng)工朋友，大家好。

你肯定知道這個(gè)經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)模型：接入-匯聚-核心-出口。

接入多數(shù)是二層交換機(jī)為主，節(jié)約成本有的地方用傻瓜交換機(jī)，主要配置access隔離廣播域。

到了這兒，就不得不說(shuō)說(shuō)環(huán)路了。環(huán)路問(wèn)題一直是網(wǎng)工面臨的難題之一。

當(dāng)數(shù)據(jù)包在一個(gè)封閉的路徑中循環(huán)傳輸時(shí)，就會(huì)形成環(huán)路，這種現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致一系列問(wèn)題，比如廣播風(fēng)暴、資源耗盡以及網(wǎng)絡(luò)性能下降。這些問(wèn)題不僅影響用戶體驗(yàn)，還可能導(dǎo)致關(guān)鍵業(yè)務(wù)中斷。

為了防止環(huán)路，多少網(wǎng)工費(fèi)盡心思。

就說(shuō)基操，為了防環(huán)，在接入層，大多數(shù)人都會(huì)配置生成樹(shù)協(xié)議。但除了STP（生成樹(shù)協(xié)議），你還知道預(yù)防以及解決環(huán)路嗎？

今天就來(lái)聊聊想解決環(huán)路這個(gè)“大反派”。

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01 環(huán)路是什么

環(huán)路是指在網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)包沿著一個(gè)或多個(gè)閉合路徑不斷地循環(huán)發(fā)送的現(xiàn)象。

這種現(xiàn)象通常發(fā)生在多條路徑連接同一組設(shè)備的情況下，例如在交換機(jī)之間形成冗余連接時(shí)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的某個(gè)節(jié)點(diǎn)無(wú)法正確識(shí)別已訪問(wèn)過(guò)的路徑，數(shù)據(jù)包就會(huì)在這些路徑間無(wú)休止地循環(huán)。

01 環(huán)路對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響

廣播風(fēng)暴：當(dāng)環(huán)路發(fā)生時(shí)，廣播數(shù)據(jù)包會(huì)在網(wǎng)絡(luò)中不斷復(fù)制，最終導(dǎo)致廣播幀數(shù)量急劇增加，消耗大量帶寬。

資源耗盡：由于數(shù)據(jù)包在環(huán)路中不斷循環(huán)，網(wǎng)絡(luò)資源（如內(nèi)存和CPU）會(huì)被過(guò)度占用，從而影響到正常的數(shù)據(jù)傳輸。

延遲增加：循環(huán)的數(shù)據(jù)包會(huì)占用網(wǎng)絡(luò)資源，導(dǎo)致合法數(shù)據(jù)包的傳輸延遲增加。

丟包：嚴(yán)重的環(huán)路可能會(huì)導(dǎo)致交換機(jī)和路由器過(guò)載，從而無(wú)法處理新的數(shù)據(jù)包，進(jìn)而出現(xiàn)丟包現(xiàn)象。

02 環(huán)路檢測(cè)與診斷方法

01 常見(jiàn)的環(huán)路檢測(cè)工具和技術(shù)

Ping 工具：通過(guò)發(fā)送 ICMP Echo 請(qǐng)求來(lái)檢查網(wǎng)絡(luò)連通性。如果出現(xiàn)連續(xù)的回應(yīng)，可能是環(huán)路的跡象。

Traceroute/Tracert：追蹤數(shù)據(jù)包從源地址到目的地址經(jīng)過(guò)的每一跳，幫助發(fā)現(xiàn)潛在的環(huán)路路徑。

Network Management Systems (NMS)：利用 SNMP 協(xié)議監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的狀態(tài)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常行為。

專用環(huán)路檢測(cè)工具：如 Loopback Detection Protocol (LDP) 或類似的專用軟件工具，能夠自動(dòng)檢測(cè)環(huán)路并生成警告。

02 如何使用這些工具進(jìn)行診斷

Ping 測(cè)試：

• 使用 ping 命令向目標(biāo)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)包。
• 觀察回應(yīng)的時(shí)間戳和響應(yīng)次數(shù)，如果回應(yīng)持續(xù)且不斷增加，則可能存在環(huán)路。

Traceroute/Tracert 測(cè)試：

• 執(zhí)行 traceroute 或 tracert 命令，追蹤數(shù)據(jù)包經(jīng)過(guò)的每一跳。
• 檢查路徑中是否有重復(fù)的 IP 地址或設(shè)備名稱，這通常是環(huán)路的標(biāo)志。

NMS 監(jiān)控：

• 配置 NMS 以監(jiān)控關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)，如廣播幀的數(shù)量、CPU 使用率和內(nèi)存使用情況。
• 設(shè)置閾值報(bào)警，以便在達(dá)到預(yù)定閾值時(shí)發(fā)出警報(bào)。

03 環(huán)路預(yù)防機(jī)制

01 物理層面

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)的最佳實(shí)踐：

1. 采用層次化設(shè)計(jì)原則，將網(wǎng)絡(luò)分為核心層、匯聚層和接入層。
2. 優(yōu)化冗余連接的設(shè)計(jì)，確保每層之間的連接盡量少形成閉合回路。
3. 使用星形或樹(shù)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，避免使用完全網(wǎng)格化的布局。

使用端口安全策略限制接入設(shè)備：

1. 在接入層交換機(jī)上啟用端口安全功能，限制每個(gè)端口可以學(xué)習(xí)的 MAC 地址數(shù)量。
2. 如果檢測(cè)到未經(jīng)授權(quán)的設(shè)備接入，自動(dòng)關(guān)閉該端口，防止非法設(shè)備引起環(huán)路。

02 邏輯層面

Spanning Tree Protocol (STP) 及其變種：

• STP：通過(guò)計(jì)算生成樹(shù)來(lái)阻止某些端口轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，以消除環(huán)路。
• Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP)：相比 STP 提供更快的收斂速度。

Multiple Spanning Tree Protocol (MSTP)：

• 允許在同一物理網(wǎng)絡(luò)中為不同 VLAN 應(yīng)用不同的生成樹(shù)實(shí)例，提高網(wǎng)絡(luò)利用率。

Link Aggregation Control Protocol (LACP) 和靜態(tài)鏈路聚合：

• 使用 LACP 動(dòng)態(tài)地聚合多條物理鏈路，增加帶寬的同時(shí)提供冗余路徑。
• 在必要時(shí)手動(dòng)配置靜態(tài)鏈路聚合，確保鏈路聚合組中的鏈路不會(huì)形成環(huán)路。

03 VLAN 設(shè)計(jì)和管理：

合理劃分 VLAN，減少?gòu)V播域的大小，降低環(huán)路的可能性。

在 VLAN 之間實(shí)施必要的隔離措施，防止廣播風(fēng)暴傳播。

原創(chuàng)：老楊丨11年資深網(wǎng)絡(luò)工程師