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廣播風暴 網絡環路輕視不得(3)
2007-09-03   51cto

再看最后1個特征:我們把圖2所示的拓撲圖抽象為如圖3所示的由網橋A、B、C、D構成的拓撲圖。網橋是一種存儲轉發設備,用來連接相似的局域網。這些網橋在所有端口上監聽著傳送過來的每一個數據幀,利用橋接表作為該數據幀的轉發依據。橋接表是MAC地址和用于到達該地址的端口號的一個“MAC地址-端口號”列表,它利用數據幀的源MAC地址和接收該幀的端口號來刷新。網橋是這樣來使用橋接表的:當網橋從一個端口接收到一個數據幀時,會先刷新橋接表,再在其橋接表中查找該幀的目的MAC地址。如果找到,就會從對應這個MAC地址的端口轉發該幀(如果這個轉發端口與接收端口是相同,就會丟棄該幀)。如果找不到,就會向除了接收端口以外的其他端口轉發該幀,即廣播該幀。這里假定在整個轉發過程中,網橋A、B、C和D都在其橋接表中查找不到該數據幀的目的MAC地址,即這些網橋都不知道應該從哪個端口轉發該幀。當網橋A從上聯端口接收到一個來自上游網絡的單播幀時,會廣播該幀,網橋B、C收到后也會廣播該幀,網橋D收到分別來自網橋B、C的這個單播幀,并分別經網橋C、B傳送回網橋A,到此網橋A收到了該單播幀的兩個副本。在這樣的循環轉發過程中,網橋A不停地在不同端口(這時已經不涉及上聯端口了)接收到相同的幀,由于接收端口在改變,橋接表也在改變“源MAC-端口號”的列表內容。前面已經假定網橋的橋接表中沒有該幀的目的MAC地址,網橋A在分別收到這兩個單播幀后,都只能再次向除了接收端口以外的其他端口廣播該幀,故該幀也會向上聯端口轉發。

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圖3 抽象后的拓撲圖

就每個單播幀而言,網橋A重復前面提到的過程,理論上,廣播一次會收到21個幀,廣播兩次就會收到22個幀,…,廣播到第n次就會收到2n個幀。總之,網橋A照這樣轉發下去,很快就會形成廣播風暴,這個單播幀的副本最終會消耗完100BASE-X端口帶寬。盡管在這期間上聯端口會有許多數據幀在相互碰撞而變的不完整,令Sniffer捕獲不到,但可以想象得到這個單播幀的重復出現次數仍然會非常多。我們再次檢查那些抓回來的數據包,幾乎都發現有當時沒有注意到的重復標志(Retransmission of Frame n,這里的n是整數,表示接收到的第幾個幀,見圖1)。按64字節包長來計算,以太網交換機的100BASE-FX端口轉發線速可達144000pps。在這種網絡環路狀態下,Sniffer完全有可能每秒抓到10萬多個包長為66字節的數據包。

基于上述理由,由于當時那4臺交換機(如圖2所示)的橋接表中都沒有該包的目的MAC地址,處于上游網絡的這臺匯聚交換機向該大樓發送了一個TCP請求包后,就會不斷地收到由該大樓接入交換機轉發回來的該TCP包的副本,而且數量非常地多(形成大流量),然而,它并不會把接收到的這些包重發回去;Internet的網絡應用是基于請求/應答模式的,只有發送/接收兩條信道都暢通,才能進行端到端的通信。一旦本次網絡應用中有一條信道被堵塞了,就會使得該應用因無法進行而結束。網絡應用結束后,一般來說,發起請求一方不會就本次應用再次自動發出請求包。于是,在網絡環路狀態中普遍會有一條信道有大流量,另一條信道幾乎沒有流量的現象。因為VLAN有隔離廣播域的功能,這些大流量不會穿越網絡層,所以不會對匯聚交換機造成很大壓力。

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