到目前為止，所有 LAN 交換示例都使用簡(jiǎn)單的 LAN 拓?fù)洹Ｔ诂F(xiàn)實(shí)世界中，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涠际褂萌哂嘣O(shè)備和鏈接，因?yàn)榭捎眯詫?duì)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要。讓我們看看當(dāng)存在冗余鏈路時(shí)交換機(jī)的行為。

泛洪廣播、未知單播和多播 (BUM) 幀

如果您還記得我們?cè)谏弦徽n中學(xué)到的，當(dāng)交換機(jī)接收到幀時(shí)，它會(huì)根據(jù)其 MAC 表檢查目標(biāo) MAC 地址，如果沒有匹配的條目，它將幀轉(zhuǎn)發(fā)到除傳入接口之外的所有接口。這個(gè)過程通常被稱為泛洪，目標(biāo) MAC 未知的幀稱為未知單播。

圖 1. 泛洪未知單播幀的以太網(wǎng)交換機(jī)

這里的主要思想很簡(jiǎn)單 -如果您不知道將幀準(zhǔn)確發(fā)送到何處，則將其發(fā)送到任何地方，收件人最終會(huì)得到它. 并且接收器可能會(huì)回復(fù)，因此交換機(jī)將學(xué)習(xí)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的 MAC 地址并繼續(xù)未來的轉(zhuǎn)發(fā)過程，如已知的單播（而不是泛洪幀）。

交換機(jī)還泛洪其他兩種類型的幀：

· 廣播幀- 發(fā)往以太網(wǎng)廣播地址 FF-FF-FF-FF-FF-FF 的幀

· 多播幀- 發(fā)往以“1110”位開頭的 MAC 地址的幀

以太網(wǎng)環(huán)路（廣播風(fēng)暴）

如果我們將這種泛洪邏輯應(yīng)用于具有冗余鏈路的交換拓?fù)?，就?huì)出現(xiàn)奇怪的效果。讓我們看一下圖 2 所示的示例。PC1 發(fā)出一個(gè)廣播幀。當(dāng)交換機(jī) 1 接收到廣播時(shí)，它會(huì)將其發(fā)送到所有端口，但傳入端口除外。因此，它將幀的副本發(fā)送到交換機(jī) 2 和交換機(jī) 3。當(dāng) SW2 和 SW3 接收到副本時(shí)也會(huì)發(fā)生同樣的情況。他們看到這是一個(gè)廣播并將其副本發(fā)送到除傳入端口之外的所有端口。最后，這個(gè)廣播的泛濫導(dǎo)致框架無限期地圍繞三個(gè)開關(guān)反復(fù)旋轉(zhuǎn)直到其中一個(gè)由于 CPU 高而崩潰，或者其中一個(gè)鏈接完全擁塞且無法使用。這種效應(yīng)稱為以太網(wǎng)環(huán)路、第 2 層環(huán)路或廣播風(fēng)暴。

圖 2. 具有冗余鏈路但沒有 STP 的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

像圖 2 這樣的冗余拓?fù)鋵?duì)于高可用性是必要的，但交換機(jī)需要防止那些循環(huán)廣播幀的不良影響。為了阻止這些環(huán)路，Cisco 交換機(jī)使用一種稱為生成樹 (STP) 的協(xié)議，該協(xié)議會(huì)導(dǎo)致一些冗余鏈路進(jìn)入阻塞狀態(tài)。阻塞是指接口不接收或轉(zhuǎn)發(fā)幀，直到發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障并且需要使用鏈路。

關(guān)鍵話題 ?LAN 交換在沒有將拓?fù)浞纸鉃闊o環(huán)路拓?fù)涞臋C(jī)制的情況下無法在環(huán)路拓?fù)洌ň哂腥哂噫溌返木W(wǎng)絡(luò)）中工作。最廣泛使用的環(huán)路預(yù)防技術(shù)是生成樹 (STP) 和鏈路聚合，但也存在其他技術(shù)。

圖 3 所示是同一網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)示例，但具有打破循環(huán)拓?fù)涞臋C(jī)制。請(qǐng)注意，交換機(jī) 2 和交換機(jī) 3 之間的鏈路不用于幀轉(zhuǎn)發(fā)，因此廣播幀無法無限循環(huán)。

圖 3. 具有 STP 冗余鏈路的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

讓我們從 SW3 的控制臺(tái)檢查交換機(jī) 2 和交換機(jī) 3 之間鏈路的實(shí)際狀態(tài)。

您可以看到接口物理上處于 UP 狀態(tài)，線路協(xié)議處于 UP 狀態(tài)，但沒有進(jìn)行實(shí)際轉(zhuǎn)發(fā)。這是因?yàn)樯蓸鋮f(xié)議實(shí)際上阻塞了接口，以防止廣播無限循環(huán)，如上所述。請(qǐng)注意，F(xiàn)astEthernet0/2 的狀態(tài)為“ BLK ”，表示阻塞，端口角色為“ Altn ”，表示替代。我們將在CCNA學(xué)習(xí)路徑 的下一門課程中詳細(xì)了解 Spanning-Tree 協(xié)議的工作原理， 稱為Spanning-Tree Fuandnmentals。

概括

總而言之，本課最重要的幾點(diǎn)是：

• 如果沒有將拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分解為邏輯無環(huán)路樹的機(jī)制，具有冗余鏈路的 LAN 網(wǎng)絡(luò)將無法工作。

• 默認(rèn)情況下，Cisco 交換機(jī)使用一種稱為 生成樹的協(xié)議來防止第 2 層環(huán)路。