探秘网络环路：原因及其影响

定义

分为第二层环路和第三层环路，所有环路的形成都是由于目的路径不明确导致混乱而造成的。 例如第二层，一个广播信息经过两个交换机的时候会不断恶性循环的产生广播，造成环路，而第三层环路则是原路由意外不能工作，造成路由通告错误，形成一个恶性循环。

二层环路又被称为交换环路或桥接环路，是指网络中存在的二层（数据链路层）循环路径，导致数据在网络中无法正常传递，形成环路的情况。 这通常发生在交换机之间的连接中，导致数据包不断在这些设备之间循环。

三层环路是指网络中存在的三层（网络层）循环路径，导致数据在网络中无法正常传递，形成环路的情况。不同于二层环路，三层环路通常发生在路由器等能够进行网络层路由的设备之间。

二层环路产生原因

在实际情况中，线路比较乱的场合下，有时一不小心误接线就会产生网络环路，导致广播风暴。二层环路通常在以下情况下发生：

• 同一 VLAN 上的两个网络交换机之间存在多个连接
• 同一交换机上，同一 VLAN 的两个端口直接连接
• 三个或更多交换机使用同一 VLAN 上的端口在物理环路中相互连接
• 网络设备故障可能导致数据包在网络中形成环路。例如，交换机的端口可能出现异常导致循环路径的形成
• 错误的网络配置也是二层环路产生的原因之一。配置错误可能包括错误的虚拟局域网（VLAN）配置、链路聚合配置等

三层环路产生原因

相对于二层环路，三层环路的形成可能性相对较低。这是因为网络层通常具有智能路由功能，能够更好地处理数据包的转发。 然而，在某些特殊情况下，如路由协议配置错误，仍可能发生三层环路。

• 路由协议问题：不正确的路由协议配置可能导致网络中形成环路。例如，路由器之间的路由协议配置错误可能使数据包在网络中形成闭合路径
• 拓扑结构不当：不合理的网络拓扑结构也是三层环路产生的原因之一。例如，网络设计中缺乏适当的路由器放置或者存在多个路由器之间的直接连接

二层环路影响

• 无限转发： 二层环路可能导致数据帧在网络中无限循环。由于缺乏防范机制，数据包可能在网络中不断传递，占用带宽和网络资源
• 设备过载： 由于循环的存在，网络设备可能不断处理并转发重复的数据帧，导致设备资源过载，性能下降，甚至设备崩溃
• 网络瘫痪： 在极端情况下，二层环路可能导致网络瘫痪，因为设备被循环的数据包淹没，无法正常处理其他网络流量

三层环路影响

• 有限转发： 与二层环路不同，三层环路由于IP报文头中存在TTL（生存时间）值，导致报文之间只能有限次转发。一旦TTL值降至零，报文将被丢弃。这避免了无限循环，但仍可能导致有限次的重复转发
• 虽然有TTL值的存在，但三层环路仍可能引起网络性能下降和数据包丢失。有限的重复转发可能导致网络拥塞，影响服务质量