网络广播风暴是怎么产生的_CSS学习

资料来源：网络整理时间：2023/3/4 1:16:27 共计：3594 浏览

网络广播风暴是怎么产生的？

我们先来看一下什么是广播，广播通常是指局域网上数据帧发送的一种方式，表示帧从单一的源设备发送给同一网段上的所有主机。广播帧的目的MAC地址为十六进制的FFFFFFFFFFFF，所有收到该广播帧的主机都要接收并处理这个帧。广播方式会产生大量流量，导致带宽利用率降低，进而影响整个网络的性能。当需要网络中的所有主机都能接收到相同的信息并进行处理的情况下，通常会使用广播方式。

如下图，局域网中当PC1（192.168.1.1）第一次要与PC2（192.168.1.2）通信时，因为还不知道PC2的身份（MAC地址），首先是需要发送一个广播包使所有主机都接收到，从而可以去获取到PC2的MAC地址。

这里其实是一个ARP协议的工作原理，更多内容可参考此文章https://www.toutiao.com/i6799791762660393483/

广播风暴产生原因

网络环路是产生广播风暴的一个主要原因之一，大部分是因为交换机的连接方式出现了问题引发的，比如同一台交换机用一根网线连接了起来，两台交换机两根网线连接起来形成数据包地来回传递，广播包在链路上无法找到目标引发广播风暴。一旦发生了网络环路，局域网网络传输就会很不通畅断断续续，严重地甚至瘫痪造成断网。

我们来看以下拓扑，两台交换机直接通过两条网线进线级联，为了模拟交换机的环路问题，我们先通过“stp disabled”命令关闭生成树协议，华为交换机STP是默认启用的。当PC1和PC2第一次进行通信时会发生啥情况呢？

PC1第一次与PC2通信，首先会发出一个广播帧，因为还不知道目的地址PC2的MAC，所以先以目的MAC地址为 “FF-FF-FF-FF-FF-FF” 以广播的形式发送出去。SW1收到这个广播帧后，会从E0/0/2、G0/0/1、G0/0/2端口转发这个广播帧。SW2从G0/0/1端口收到SW1从G0/0/1端口发来的广播帧，然后SW2从G0/0/2、E0/0/1、E0/0/2端口把广播帧转发出去，SW2又会从G0/0/2端口收到SW1从G0/0/2端口发来的广播帧，然后SW2从G0/0/1、E0/0/1、E0/0/2端口把广播帧转发出去。同理，SW1也会从G0/0/1和G0/0/2端口接收到SW2转发过来的广播帧，然后从除接收端口之外的所有端口转发出去。 PC1、PC2、PC3、PC4会不停地接收到广播帧，然后根据广播帧的内容丢弃或处理。一个广播帧就在SW1和SW2之间不停地转发。

二层的数据帧不像三层数据包有TTL（Time To Live，生命周期）可避免数据包在网络中的无限循环和收发，二层的数据帧是不能被终止的，它们将在交换机之间永无止境地传递下去，最终将造成网络拥塞甚至网络瘫痪。我们可以通过Wireshark抓包会发现产生大量的广播包。

打开Wireshark“统计”->“捕获文件属性”可以看到在短短不到1分钟不到的时间内，共捕获到了30多万个数据包，这显然是很不正常的表现。

从“数据包长度”和“协议分级”也可以看到将近100%都为ARP类型广播数据包。

我们通过Wireshark工具分析出是环路原因造成的问题后，我们随便断开交换机其中一条互联的网线后瞬间就恢复正常了。在我们实际工作中遇到这种网络环路问题时，首先去观察交换机的接口灯有没有狂闪现象。同时也是可以采用有规律的去拔插网线，观察网络通畅情况去进行排查。当然目前企业级的交换机大多支持生成树协议STP（Spanning Tree Protocol），会自动堵塞某些端口，使之不能形成交换环路。

如果有同学需要学习更多的Wireshark数据包分析技术可以查看我的专栏~

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STP工作原理

STP生成树协议通过阻塞冗余路径上的一些端口，确保到达任何目标地址只有一条逻辑链路。处于阻塞状态的端口不会有网络流量，虽然逻辑上没有环路，但物理路径仍然存在，如果正在使用的链路出现故障，STP会重新进行计算，被阻塞状态的端口可能会被激活用来提供冗余。STP使用STA（Spanning Tree Algorithm，生成树算法）决定交换机上哪些端口被阻塞来阻止环路的发生，而要实现这些功能，交换机之间必须要进行一些信息的交互，这些信息交互单元被称为BPDU（Bridge Protocol Data Unit，桥协议数据单元）

STP算法比较复杂，其工作过程可以归纳为以下几个步骤：

1. 选举根桥（Root Bridge）

2. 选举根端口（Root Port）

3. 选举指定端口（Designated Port）

4. 选举阻塞端口（Blocked Port）

如下拓扑就是一个STP树的选举生成，逻辑上已没有环路，也就不会产生广播风暴了。

总结

通过上述讲解，我想大家已经可以得出这个问题的答案了。

网络广播风暴是怎么产生的？主要原因是交换机环路。

发生在哪一层呢？第二层数据链路层。

解决办法是什么？生成树协议解决

VLAN是怎么具体解决的？划分VLAN只是能够缩小广播域的范围，并不能实际解决广播风暴。

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