橋接環(huán)路　　

在交換機(jī)設(shè)備出現(xiàn)之前，曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)一種用來(lái)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(jī)相同，只是比交換機(jī)端口少，只有兩個(gè)端口。另外一個(gè)不同點(diǎn)是網(wǎng)橋是軟件實(shí)現(xiàn)的，交換速度比交換機(jī)慢。基于歷史原因，今天仍然把交換機(jī)稱為橋接設(shè)備，把交換機(jī)形成的環(huán)路稱為橋接環(huán)路（bridge loop）。

交換機(jī)把原本處于同一個(gè)碰撞域和廣播域的主機(jī)分割開(kāi)來(lái)，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(gè)問(wèn)題（提高了性能），但又引入了一個(gè)新問(wèn)題，就是單點(diǎn)失?。╯ingle point failure），即當(dāng)交換機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)原本能夠通信的主機(jī)就不能通信了。為了避免單點(diǎn)失敗，人們很自然地想到了冗余技術(shù)--使用兩臺(tái)交換機(jī)連接兩個(gè)分離的網(wǎng)段，一旦一臺(tái)交換機(jī)出現(xiàn)故障還有另外一臺(tái)交換機(jī)可以替代工作。單點(diǎn)失敗的問(wèn)題雖然解決了，但是由于兩條路徑的出現(xiàn)又會(huì)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(gè)問(wèn)題要比單點(diǎn)失敗嚴(yán)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?fù)渲?，?dāng)網(wǎng)段1（segmeng1）中的主機(jī)hostX發(fā)出一個(gè)廣播幀后(例如ARP廣播)，該網(wǎng)段中所有節(jié)點(diǎn)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(gè)廣播幀會(huì)出現(xiàn)在網(wǎng)段2（segment2）中。

被交換機(jī)switchA轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)段2的廣播幀被交換機(jī)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(guò)來(lái)的，因?yàn)閿?shù)據(jù)幀上沒(méi)有任何跡象表明它曾經(jīng)被交換機(jī)處理過(guò)，正是基于這個(gè)原因，以太網(wǎng)交換機(jī)也稱為透明（transparent）網(wǎng)橋--對(duì)于數(shù)據(jù)的接收端來(lái)說(shuō)是透明的，它看不到路徑中經(jīng)由的交換機(jī)，它認(rèn)為數(shù)據(jù)是從發(fā)送端直接到達(dá)目的地的的。SwitchB收到該廣播幀后查閱地址表，沒(méi)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(huì)收到它并執(zhí)行前面的過(guò)程。如此往復(fù)，廣播幀在環(huán)路中無(wú)休止地傳播，形成廣播風(fēng)暴。廣播風(fēng)暴將嚴(yán)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(huì)造成交換機(jī)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(shí)把SW1下面的黑條去掉，SW1、SW2后面的陰影去掉）

假如主機(jī)A向主機(jī)B發(fā)送數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)幀被交換機(jī)SW1和交換機(jī)SW2在網(wǎng)段1（S1）上的端口收到，通過(guò)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)幀中的源地址，兩臺(tái)交換機(jī)都認(rèn)為主機(jī)A在網(wǎng)段S1上，并把這樣的信息寫入地址表中。此時(shí)如果兩臺(tái)交換機(jī)的地址表中并沒(méi)有主機(jī)B的地址條目，它們會(huì)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(huì)被轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)段2（S2）上。交換機(jī)SW2通過(guò)其在S2網(wǎng)段上的端口收到交換機(jī)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(jī)A的地址，那么它認(rèn)為主機(jī)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(jī)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(jī)A對(duì)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(tái)交換機(jī)會(huì)認(rèn)為主機(jī)A不停地在兩個(gè)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(huì)影響主機(jī)之間的通信，因?yàn)槟承?shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)不到正確的目的地。

提示：如果交換機(jī)在其兩個(gè)或以上端口上收到了同一個(gè)數(shù)據(jù)幀，它就認(rèn)為出現(xiàn)了環(huán)路，并報(bào)告故障信息。

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