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        網絡環(huán)路問題解析及優(yōu)化建議

        2020-11-13 05:10:20西安康劍盧榮平
        網絡安全和信息化 2020年11期
        關鍵詞:網絡故障下聯環(huán)路

        ■ 西安 康劍 盧榮平

        編者按:當前,鐵路行業(yè)局域網規(guī)模越來越大,由網絡環(huán)路引起的網絡故障通常隱蔽性高、不易查找,對鐵路網絡影響重大。本文通過典型案列分享,對網絡環(huán)路產生的原因和現象進行分析,并提出優(yōu)化建議。

        隨著信息化在鐵路行業(yè)的不斷發(fā)展和深入應用,網絡規(guī)模不斷擴大,用戶不斷增加,如何構建一個安全、穩(wěn)定、便于管理的網絡,成為網絡管理人員的首要任務。

        以筆者單位為例,單位網絡現已覆蓋50 余個站段,終端設備已經超過3 萬臺。在大型的網絡管理過程中,網絡環(huán)路問題不可避免且成為影響網絡穩(wěn)定的最主要因素,一旦發(fā)生將大面積網絡故障,影響后果嚴重。

        網絡環(huán)路的分類和危害

        在局域網中,網絡環(huán)路一般分為二層環(huán)路和三層環(huán)路。三層環(huán)路通常表述為路由環(huán)路,多發(fā)生于路由協議配置不當。

        圖1 施工規(guī)劃示意圖

        圖2 施工實際接線示意圖

        在日常維護中,我們面對的網絡環(huán)路故障多為交換機的二層環(huán)路。二層環(huán)路主要是由于冗余鏈路造成的,交換機具有MAC 地址學習功能,內部建立并自動更新MAC 地址表。在冗余鏈路的網絡環(huán)路故障中,因為廣播風暴和MAC 地址表失效,使得局域網阻塞并中斷。在大規(guī)模的局域網環(huán)境中,如不及時處理,將影響到核心層交換機,造成網絡癱瘓。

        典型故障案例

        1.華為桌面云施工造成網絡環(huán)路案例

        故障現象:筆者單位華為桌面云施工過程中,誤將兩臺以太網交換機形成的一個環(huán)路接入網絡,引發(fā)廣播風暴,造成大面積網絡癱瘓。

        本次施工接入部分網絡設備,規(guī)劃中劃分了VLAN,所以接入網絡不會產生環(huán)網。如圖1 所示。

        在施工過程中,技術人員未做任何配置,就將網絡設備接入網絡,導致網絡環(huán)路。如圖2 所示。

        2.因誤插網線造成網絡環(huán)路影響核心網絡案例

        故障現象:筆者單位管轄的多個單位反映,訪問集團公司網絡出現不定時中斷現象,并逐步擴散,造成網絡大面積中斷。間隔一定周期后網絡逐步恢復,網絡故障反復發(fā)生。

        本次故障因核心網下聯單位中存在兩個環(huán)路,造成網絡風暴,影響到核心交換機,造成核心網絡中斷。如圖3 所示。

        網絡環(huán)路故障分析

        1.未正確配置VLAN,造成設備環(huán)路

        在對華為桌面云施工過程中,按規(guī)劃網絡應為兩個VLAN,但施工過程中未配置數據就將交換機接入網絡。華為刀箱內置的交換網卡實際為一臺交換機,連接后形成環(huán)路。交換機未做配置時,所有端口默認為VLAN1,本次故障的網絡環(huán)路導致廣播風暴,會在包含VLAN1 的Trunk鏈路上進行傳播,而不會在其他VLAN 的鏈路上進行傳播。最終造成包含VLAN1 的Trunk 鏈路的上聯交換機資源耗盡,大面積網絡癱瘓。

        2.網絡環(huán)路生成大量TCN報文,影響核心網絡

        因誤插網線造成網絡環(huán)路影響核心網絡案例的原因分析如下。

        圖3 公司及下聯單位網絡拓撲示意圖

        (1)檢查核心交換機。出現網絡故障時,檢查核心交換機N7K,使用“show ip arp”命令顯示MAC 地址incomplete 狀態(tài),這種現象說明N7K 的MAC 地址被清空,N7K 處于重新ARP 學習的過程,因此造成網絡臨時丟包。

        (2)MAC 地址表刷新原因。因外部網絡拓撲發(fā)生變化,N7K 收到TCN(Topology Change)的信號所造成。進一步檢查發(fā)現,核心交換機N7K 的25 口,TCN 變化量較大。日志如下:

        (3)檢查下聯交換機。核心交換機的25 口下聯設備為一臺思科交換機,為集團周邊單位提供綜合信息網接入服務。查看此設備日志發(fā)現,一臺終端的MAC 地址可以從41 和42 端口同時學習到,存在環(huán)路。日志如下:

        (4)斷開下聯交換機41端口環(huán)路網線后,網絡恢復。

        本次故障原因為下聯單位網絡環(huán)路后,產生并發(fā)送大量TCN 報文至核心交換機,此報文大量累積會導致核心交換機MAC 地址表異常刷新,而影響核心網絡正常工作。

        優(yōu)化建議

        1.增加接入網絡的門檻。對核心接入設備上未劃分VLAN 的端口,進行shut down 操作,避免有人員誤插接口帶入有風險的網絡,降低環(huán)路接入網絡的幾率。

        2.優(yōu)化網絡配置。梳理網絡結構,只允許需要通過的VLAN 進入Trunk 鏈路,禁止其他VLAN 通過,降低網絡風暴的影響范圍和影響強度。

        3.解決二層網絡規(guī)模太大問題。對二層網絡通過多劃分VLAN 的形式,將一個大的廣播域劃分成若干小的廣播域,防止因網絡環(huán)路故障造成網絡大面積癱瘓。

        4.優(yōu)化既有網絡結構。構建數據中心網絡+辦公網絡的結構,分別以三層交換設備作為數據中心和辦公網絡的核心。整個數據中心網絡利用IRF 的堆疊技術+鏈路聚合技術進行組網,構建出天然沒有環(huán)路的全萬兆高速二層網絡。數據中心與辦公網絡之間采用三層路由互聯的方式進行打通,可以有效杜絕二層的廣播風暴、網絡環(huán)路以及STP 抖動等對數據中心的影響。

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