二层转发中的冗余链路（环路）

在上面所示的拓扑图中，我们设置了一条冗余的链路（蓝色），当其中一条链路出现问题时，另一条链路可以作为备用链路顶替上去，可以说这是一种防灾的措施。然而如果直接将上述措施应用在实际的网络中，会出现以下诸类问题。

STP可以解决由冗余链路引发的问题，简单来说，STP实现了不改变物理连接的同时“阻塞”冗余链路。这篇文章主要讨论各类问题，对STP的原理咱先不展开讨论，详情可参考这篇文章。

此外Smart Link、ETH-Trunk、设备堆叠也是防止环路问题的可用手段。

广播风暴

和IP包不同的是，数据链路层所转发的数据包并没有TTL（Time to Live），也就是说一个数据包有可能在网络中被无限转发下去，直到到达目的mac地址。倘若一个局域网中存在环路，那么这些被交换机无限转发的数据包便会形成“广播风暴”，结合拓扑图来分析广播风暴的形成过程。

1. 问题始于PC1所发出的一段广播帧（有可能为ARP请求），Fa0/1端口首先接收到了该请求。
2. 按照二层转发的流程，SW1首先会更新PC1的在mac地址表中的信息。
3. SW1将该广播帧转发至除入端口之外的所有端口。
4. SW2的Fa0/24、Fa0/23都会收到来自SW1的广播帧。
5. 对SW2的Fa0/24而言，广播帧的信息要通过其他端口转发出去，其中就包括了与Fa0/24相连的SW1的Fa0/23端口。同理，SW2的Fa0/23也会将数据帧转发到SW1的Fa0/23。
6. 由于数据链路层的广播帧没有TTL，它会一直在这个环路里不停的转发。简直是”此恨绵绵无绝期“。

mac地址表不稳定

我们都知道，二层转发中的mac地址表是依据数据帧中的源mac地址更新的，那么随着上面的广播风暴的发生，mac地址表中的数据也会变得不稳定。结合实例来说明：

1. 当PC1发出的广播帧到达Fa0/1时，SW1更新它的mac地址表。

2. 广播帧经由Fa0/23和Fa0/24转发。

   帧经过交换机时，其源、目标MAC是不会变的（数据帧在交换机之间转发）

3. 两个广播帧不会同时到达SW2，假设SW1-Fa0/23端口转发的广播帧先到达，那此时SW2就会将PC1的mac地址和SW2-Fa0/24绑定

4. 没一会儿，SW1-Fa0/24发出的帧到达了SW2-Fa0/23，SW2的mac地址表就需要更新绑定关系。如此你来我往，可谓是一场极限拉扯。

5. 每次更新mac地址表都需要写入缓存，因此mac地址表的震荡会引起交换机性能的下降。

重复帧拷贝

那如果PC1不发广播帧了，只发一个目标是PC3的单播帧的话，还会有问题发生吗？

当然，不发生是不可能的🐶

我们来还原一下：

1. PC1向PC3发送一个单播帧，它首先要把该帧发送给SW1-Fa0/1。
2. 如果此时Fa0/1恰好不知道PC3的端口映射，那它就只好把这个帧广播出去。
3. SW2-Fa0/23和SW2-Fa0/23都会收到一个单播帧，此时假设SW2的mac地址表记录了PC3与端口SW2*-Fa0/1*相连。
4. 那么两个端口的单播帧都将被转发给PC3，一次通信，两个数据帧。不得不说，你给的太多了。