以太网交换机环路产生的原因及分析方法

1、以太网交换机环路产生的原因及分析方摘要：现代企业在发展过程中基本都会应用网络，但在长期使用中可能会出 现以太网交换机环路，如未能对其及时处理则可能引发严重网络故障，非专业人 士会通过插拔网线进行检测，但如果网络环境复杂则难以判断，可见这一传统方 式并不适用，基于此下面将对以太网交换机环路产生的原因进行分析，并提出了 预防交换机环路的具体方法。关键词：以太网；交换机；环路；原因分析前言：在网络设备连接中，单一链路连接中可能受到多种原因影响而出现网络中断 的问题，因此会选用组网方式完成构建，在备份链路中交换机相互连接，为了能 够切实保证网络的稳定性，通过冗余链路提高网络的稳定性，但这样可能在运行

2、过程中出现环路，出现广播风暴造成网络拥塞，导致电力自动化系统无法正确传 输电力设备的状态信息，后续工作难以顺利进行，下面将对此进行分析。1以太网交换机环路原理1.1交换机传输交换机是数据链路层的设备，其从端口接收数据包，能够读取数据包头部中 的源MAC地址，从地址表中查找对应的端口，识别数据包中的各类相关信息，并 在交换机中维护地址表，将这些MAC地址与对应的端口记录在自身内部的一个地 址表中，随后将数据包直接发送到该端口上完成数据传输。同时，如果在地址表 中找不到对应的端口，交换机可以根据MAC地址转发数据包，记录这一目的MAC 地址与哪个端口，获知源MAC地址的设备连接位置，以此将数据包从

3、哪个端口转 发出去，在下次传送数据时不再需要对所有端口进行广播，不断循环此过程。1.2交换机环路交换机环路的场景较为直观，其中设备自环为一根网线分别布置在2个端口 上，相互连接形成环路，设备开启时会发出地址解析协议询问，若两台交换机之 间只有1条链路，那么报文通过1号端口进入后会从2号端口发出去，此信息记 录在交换机的地址表中，设备收到广播信息后发送应答消息，网络中发送的广播 报文数据量增加，收到广播后会进行拓展，如此往复循环便会形成广播风暴，最 终导致交换机无法正常通信1。2以太网交换机环路产生的原因分析交换机是参考模型中数据链路层的设备，可以识别数据包中的MAC地址信息 将地址与对应的端口

4、记录在地址表中，且可以对自身路由信息表进行更新维护， 当数据包从某一个端口到达交换机时，数据包头部中的源MAC地址传输，把数据 包直接发送到该端口上，在读取数据后发送至维护地址表。网络环路主要有三层 交换网络环路和二层交换网络环路，如果在地址表中找不到对应的端口，负责IP 数据包的转发和路由选择，设备收到广播包并做出回应，当网络结构发生变化时， 用户的数据包不停地在网络上循环发送，造成网络资源严重浪费，最终引起网络 阻塞中断，但在建设后期不会发生。交换网络发生于网络的数据链路层及物理层， 环路主要由于用户的连接使用不当而产生，ARP包在网络中不断循环，网络环路 链路的冗余备份无法交换MAC地址

5、信息，出现多播或广播数据风暴，最终二层网 络引起阻塞，是网络中最难处理也是最易发生的故障之一。3以太网交换机环路判断与定位3.1交换机环路问题判断网络操作、设置不当都有可能影响运行环境，因此运维人员可以根据实际情 况判断是否存在交换机环路。3.1.1广播风暴网络存在环路会出现连接中断，问题发生后要详细分析无法正常通信的原因， 如果位于局域网中的设备出大量广播，交换机无法正常转发用价值的数据，可借 助抓包工具对其所占比例进行判断，了解是蠕虫等网络病毒广播风暴还是环路广 播风暴，结合相关标准保证最终结果的准确性。3.1.2MAC地址漂移出现环路问题会使网路难以继续连接，需要根据环路故障的具体情况进

6、行判 断，如在同一个虚拟局域网内MAC地址有2个出接口，如果某一接口覆盖了原出 接口，交换机内部便会出现MAC地址漂移，此时需要读取数据包的源MAC，将数 据包信息记录在端口地址表中，查找出数据包端口进行判断3.2交换机环路问题定位在对交换机环路的基本情况有所了解之后，可以通过以下方法来对其环路问 题进行定位，具体如以下几点。3.2.1借助统计功能交换机的端口具有较为先进的统计功能，根据流量的多少可以对广播包的成 长速度进行读取，借助统计功能查找接口广播包比例，若接口中的流量很大，很 可能在该端口下出现了广播风暴，需要对该端口进行进一步核查，此方法不会对 当前网络造成影响，是当前常见的定位方式

7、之一。3.2.2借助自动检测在以太网通信端口中，交换机设备定时对端口进行扫描，当检测到环路时依 照端口参数上报，以此进行定位。自动检测即利用报文功能对主要内容进行检测， 如果存在环路需要将故障的具体信息以日志的形式上报，可以在常规的条件下进 行定位，但只有在临界的时间中才能定位出来，需要结合实际情况合理选择。4以太网交换机环路预防策略4.1开启交换机生成树协议现代企业一般需要保持网络畅通才能进行运行，树协议是避免交换设备物理 环路混乱的技术，使用生成树协议的网络允许物理上的环路存在，起到为局域网 提供冗余链路的效果。实际应用过程中需要让交换机之间达成一致的协议，主链 路发生故障时其他端口通过协

8、议恢复转发数据，进而避免出现交换机环路的情况， 但设备互联时STP协议可能失效，应用中可结合实际进行优化，避免因影响网络 通信，保证交换机可以为网路的顺利运行服务44.2设置VLAN缩小广播域除使用交换机自带的生成树协议自动阻断环路,可配置VLAN.进行端口流量限 制，通过理规划避免傻瓜式的交换机配置。如对于智能变电站等对网络可靠性要 求较高的场景，采用支持组播协议的专用交换机以避免发生广播风暴，交换机设 备由于运行不慎出现了环路的问题，可通过生成控制使其被限制在VLAN内部， 对网络各个影响整体的部分进行规划与管理，从而减小受影响设备的范围。4.3交换机端口流量限制在企业生产管理系统中，交换

9、机环路会导致网络无法正常运行，为确保企业 生产管理系统的正常运转，在运维过程中需要尽量防止产生此类现象出现，要求 执行中对配置的更改进行严格审查，对超出设定范围的广播帧进行丢弃，保证网 络的正常运行确保了网络的正常运行。同时为了能够避免产生不必要的网络流量 损失，需要进一步限制端口允许接收的广播大小，当该类流量超过设置的阈值后， 系统将丢弃超出流量限制的广播帧，防范广播风暴问题的发生。结束语：在企业网络运行维护中，想要切实提高网络通信的效果，就必须对交换机回 路加大关注力度，对交换机的运行情况进行及时地检查，在此基础上借助现代化 手段进行优化，使通信数据交互能够顺利进行。同时，应尽量选用质量更高的交 换机，防止因设备自身质量问题或参数不足而出现环路，避免企业因此而受到损 失，不断加快企业网络建设的速度。参考文献：1.陈海松.核心网交换机的维护与管理措施研究J.无线互联科 技,2019,16(19)