交换机二层环路问题分析和处理方法

介绍
以太网链路由于各种原因，导致数据或协议报文环形转发，导致网络形成数据风暴，最终影响正常业务。本文档仅介绍二层网络的常见环路问题识别和处理。
本指导手册按照如下思路进行二层环路问题分析和处理>
1、  网络业务故障，如何观察确认存在二层环路？,2、  环路问题发生后，如何快速破环恢复业务？,3、  如何排查环路问题的根本原因，是否已知案例？。
4、  针对问题原因，对网络进行适当的优化。
处理二层环路问题，您首先需要准备如下>
1、  整网的拓扑图，包含设备名称、登陆方式、系统MAC。
2、  登陆软件，记录全部的操作记录。
准备好这些，我们开始二层环路问题的处理之旅。
网络业务故障，如何确认存在环路？    
网络业务故障后，如发生二层环路，通常会存端口流量数据风暴和反复大量的MAC漂移现象。因此，在骨干链路所在的节点，通过如下三步操作>

图1：环路排查流程图,可以判断网络是否可能存在二层环路。
第一步：是否可以通过端口流量发现数据风暴？   
通过displayinterface brief命令，查看所有接口下的流量，存在环路的接口上InUti和OutUti两个计数会逐步增加>
第一次查询>
[151]disp interface Ethernet brief | in up,PHY: Physical,*down: administratively down,: loopback,: BFD down,InUti/OutUti: input utility/output utility,Interface                 PHY   Auto-Neg Duplex BandwidthInUti OutUti   Trunk,GigabitEthernet0/0/2       up    enable   full      100M  0%  0.01%   --,GigabitEthernet0/0/16       up   enable   full       1000M 0.56%  0.56%    1,GigabitEthernet1/0/12       up   enable   full       1000M 0.56%  0.56%    1,MEth0/0/1               up    enable   half      100M  0.01% 0.01%  --,最后一次查询>
[151]disp interface Ethernet brief | in up,PHY: Physical,*down: administratively down,: loopback,: BFD down,InUti/OutUti: input utility/output utility,Interface                 PHY   Auto-Neg Duplex BandwidthInUti OutUti   Trunk,GigabitEthernet0/0/2       up    enable   full      100M  0%  0.01%   --,GigabitEthernet0/0/16       up   enable   full       1000M 76%  76%    1,GigabitEthernet1/0/12       up   enable   full       1000M 76%  76%    1,MEth0/0/1                up    enable  half        100M 0.01% 0.01%  --,一般情况下，查询只能看到网络的当前流量结果，此时需要和网络的正常业务流量进行比较，业务流量的带宽可以从客户的网络流量监控图获取。
如果只有一台设备的一个端口出入方向流量较大，可能是单端口环回。
如果只有一台设备的两个端口流量较大，可能是本设备两个端口环回；,如果某端口只有单方向流量，只有出或者只有入，需要重点排查，因为环路有可能在该端口的上下游设备。
通常情况下>
如果当前网络流量远大于正常业务，可能存在二层环路。
如果当前网络流量正常，没有部署广播抑制，没有二层环路。
如果当前网路流量比正常流量稍大，且部署了广播抑制，需要继续后面的第二步和第三步操作。
 第二步：是否可以通过MAC-Flapping检测漂移？
MAC地址漂移即设备上一个接口学习到的MAC地址在同一VLAN中另一个接口上也学习到，后学习到的MAC地址表项的覆盖原来的表项。
导致MAC地址漂移的因为包括网络存在环路、或者非法用户进行网络攻击。
例如下图，当Switch1向两个方向同时发报文时，在Switch2上的两个不同端口都会收到该报文，从而出现MAC地址漂移。当Switch2的两个端口出现了MAC地址漂移时，说明交换机的两个端口间可能出现了环路。

图2：MAC-Flapping示意图,MAC地址漂移，交换机所有形态和版本均默认支持漂移，具体的MAC漂移配置主要是指漂移后是否告警，漂移后是否设置端口堵塞的功能。
由于框式交换机和盒式交换机MAC漂移检测的命令行和检测存在差异，我们分别介绍>
1 框式交换机,V1R2版本，在非S系列单板上支持全局使能的MAC-Flapping检测功能。
在V1R2上，开启MAC地址漂移检测>
[Quidway]mac-flappingalarm enable,V1R3及以后的版本，在V1R2版本的基础上，新增了基于VLAN的MAC地址漂移检测、检测到MAC地址漂移后执行对应的动作策略。
在V1R3及以后的版本上，开启MAC地址漂移检测>
系统视图下：[Quidway]loop-detect eth-loopalarm-only,VLAN视图下：[Quidway -vlan1001]loop-detect eth-loop alarm-only,各个版本的告警信息存在一定的差异，样例如下>

2 盒式交换机,盒式交换机V1R3及以后版本，不支持全局使能的MAC地址漂移检测，只支持基于VLAN的MAC地址漂移检测，同时支持检测到漂移后的发送TRAP、阻塞端口等动作。
开启MAC地址漂移检测>
VLAN视图下：[Quidway -vlan1001]loop-detecteth-loop alarm-only,各个版本的告警信息存在一定的差异，样例如下>

第三步：设备作为三层网关，是否存在大量ARP报文被CPCAR丢包记录？
dispclock
2011-11-302032,Wednesday,TimeZone : BJ add 0800,dispcpu-defend  arp-request statistics  slot 3
CPCAR on slot 3,---,PacketType         Pass  Drop  Pass   Drop,arp-request            91720644  61001339156         1348833       897078517,---,dispcpu-defend  arp-reply statistics  slot 3
CPCAR on slot 3,---,PacketType         Pass Drop   Pass   Drop,arp-reply             381073700  46925484540         5604025       690080655,---,dispclock
2011-11-302035,Wednesday,TimeZone : BJ add 0800,dispcpu-defend  arp-request statistics  slot 3
CPCAR on slot 3,---,PacketType         Pass  Drop  Pass   Drop,arp-request            91728872  61001759940         1348954       897084705,---,dispcpu-defend  arp-reply statistics  slot 3
CPCAR on slot 3,---,PacketType         Pass  Drop  Pass   Drop,arp-reply             381082540  46925484540         5604155       690080655,---,通常情况下，ARP的交互是有序进行，短时间内不会出现超多报文的丢弃。
问题一般发生在9300作为汇聚网关场景，出现上述情况后，可能的原因是ARP的广播报文在物理环形的网络中转发，形成协议报文的风暴，当前设备上送CPU，被交换机CPU限速丢弃。
第四步，当前是否可以增加配置环路检测发现环路？
框式交换机和盒式交换机都支持检测环，框式交换机的环路监测称为Loop Detection；盒式交换机的环回监测称为Loopback Detection。
1 Loop Detection,框式交换机端口配置LoopDetection功能以后，设备会从该端口发送环路检测报文，在端口所属且使能Loop Detection功能的VLAN内进行环路检测，如果设备接收到自己发送的检测报文，网络上存在环路。
框式交换机上的环路监测能检测到下面两种情况下的端口环路>
1、  设备上端口收到本端口发送的检测报文。
2、  设备上端口收到非本端口发送的检测报文。
开启了LoopDetection以后，用display loop-detection命令可以查看当前环路检测的状态，用display loop-detection interface命令可以查看具体某一个端口的状态。
display loop-detection
LoopDetection is enable.,Detectioninterval time is 5 seconds.,Followingvlans enable loop-detection:,vlan 556,Followingports are blocked for loop:,NULL,Followingports are shutdown for loop:,NULL,Followingports are nolearning for loop:,NULL,display loop-detection interface gigabitethernet 1/0/0
The portis enable.,Theport's status list:,Status              WorkMode            Recovery-time       EnabledVLAN,---------------------------------,Normal              Shutdown            200                 556,告警示例如下>

2 Loopback Detection,盒式交换机端口配置LoopbackDetection功能以后，设备会从该端口发送环路检测报文，一个untagged报文和指定VLAN Tag报文。盒式交换机的Loopback Detection，只能针对设备上端口收到本端口发送的检测报文的环路。
开启了LoopDetection以后，用display loop-detection命令可以查看环路检测功能的配置信息和接口状态信息。
display loopback-detect
Loopback-detectis enabled in the system view,Loopback-detectinterval: 30              
Loopback-detecksending-packet interval:  5,Interface                ProtocolID  RecoverTime   Action    Status,----,GigabitEthernet0/0/2     602          30            block     NORMAL,盒式交换机告警示例如下>