關于局域網(wǎng)廣播風暴產(chǎn)生的原因及防范的介紹
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關于局域網(wǎng)廣播風暴產(chǎn)生的原因及防范的介紹
局域網(wǎng)廣播風暴產(chǎn)生的原因及防范
在實際工作中，造成網(wǎng)絡故障的原因很多，但是80%的網(wǎng)絡故障是由網(wǎng)絡廣播風暴引起的，本文結(jié)合實際工作針對局域網(wǎng)廣播風暴的產(chǎn)生原因以及相關防范措施進行一些探討。
一、廣播風暴及其危害
作為發(fā)現(xiàn)未知設備的主要手段，廣播在網(wǎng)絡中起著非常重要的作用。一個數(shù)據(jù)幀或包被傳輸?shù)奖镜鼐W(wǎng)段(由廣播域定義)上的每個節(jié)點就是廣播。在廣播幀中，幀頭中的目的MAC地址是“FF.FF.FF.FF.FF.FF”,代表網(wǎng)絡上所有主機網(wǎng)卡的MAC地址。
隨著網(wǎng)絡中計算機數(shù)量的增多,廣播包的數(shù)量會急劇增加，網(wǎng)絡長時間被大量的廣播數(shù)據(jù)包所占用，當廣播數(shù)據(jù)包的數(shù)量達到30%時,網(wǎng)絡的傳輸速率將會明顯下降,使正常的點對點通信無法正常進行,導致網(wǎng)絡性能下降,甚至網(wǎng)絡癱瘓，這就是廣播風暴。
廣播風暴的危害:廣播風暴現(xiàn)象是最常見的數(shù)據(jù)洪泛(flood)之一，是一種典型的雪球效應。當廣播風暴產(chǎn)生時，以太介質(zhì)幾乎充滿廣播數(shù)據(jù)包，網(wǎng)絡設備接口上統(tǒng)計的報文速率達到106數(shù)量級，設備處理器高負荷運轉(zhuǎn)。不僅網(wǎng)絡設備會受到 影響 ，而且所有的主機都要接收鏈路層的廣播數(shù)據(jù)包，因而受到危害。每秒數(shù)萬級的數(shù)據(jù)包通常都會使網(wǎng)卡工作異常繁忙，操作系統(tǒng)反映遲緩，網(wǎng)絡通訊嚴重受阻，嚴重地危害了網(wǎng)絡的正常運行。
二、廣播風暴產(chǎn)生的原因
形成廣播風暴的原因有很多，這里主要介紹以下幾種:
1.網(wǎng)絡設備
中、小型辦公網(wǎng)絡、網(wǎng)吧、校園網(wǎng)絡大量采用了集線器(Hub)和智能型的Hub。用集線器組成的網(wǎng)絡稱為共享式網(wǎng)絡，由于使用載波偵聽多路訪問/沖突檢測(CSMA/CD)機制，隨著網(wǎng)絡主機數(shù)目不斷增加，不足之處就表現(xiàn)得很突出了，當廣播報文較多的情況下，廣播風暴會造成網(wǎng)絡崩潰。
2.網(wǎng)卡或網(wǎng)絡設備損壞
如果網(wǎng)絡主機的網(wǎng)卡或網(wǎng)絡設備的端口損壞，也同樣會產(chǎn)生廣播風暴。當某塊網(wǎng)卡或網(wǎng)絡設備的某個端口損壞后，可能向網(wǎng)絡發(fā)送大量廣播幀和非法幀，產(chǎn)生了大量無用的數(shù)據(jù)包，占用大量帶寬，使網(wǎng)絡運行速度明顯變慢，嚴重時產(chǎn)生廣播風暴。
3.網(wǎng)絡環(huán)路
在網(wǎng)絡管理過程中，如果對網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)不清楚，在安裝配置設備過程中的疏漏，可能會出現(xiàn)一條物理網(wǎng)絡線路的兩端，同時接在了一臺網(wǎng)絡設備中，或雖是經(jīng)過了不同的設備但是還是形成了環(huán)路。廣播數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡中反復大量傳送，這樣就會導致廣播風暴，造成網(wǎng)絡阻塞甚至癱瘓。
4.網(wǎng)絡病毒
目前 ，網(wǎng)絡中病毒較為猖獗，許多病毒和木馬程序比如Funlove、震蕩波、RPC等病毒也可以引起廣播風暴。網(wǎng)絡中一旦有一臺機器中毒，會立即通過網(wǎng)絡進行傳播。網(wǎng)絡病毒的傳播，就會損耗大量的網(wǎng)絡帶寬，引起網(wǎng)絡堵塞，產(chǎn)生廣播風暴。
5.黑客軟件的使用
一些上網(wǎng)者,經(jīng)常利用網(wǎng)絡執(zhí)法官、網(wǎng)絡剪刀手等黑客軟件,對網(wǎng)絡進行攻擊,由于這些軟件的使用,網(wǎng)絡也可能會引起廣播風暴。
三、解決方案和防范措施
解決廣播風暴要從源頭入手，采用監(jiān)控和管理兩個方向進行解決。
1.使用較好的網(wǎng)絡設備及保證線纜的質(zhì)量
在資金允許的條件下使用高檔次的網(wǎng)絡設備，保證網(wǎng)絡通信質(zhì)量。從交換機到網(wǎng)卡到線路都要采用高質(zhì)量的，這樣才能從硬件上減少故障發(fā)生的機率。
2.掌握網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)，設備的連接關系避免出現(xiàn)環(huán)路
在一些比較復雜的網(wǎng)絡中，經(jīng)常會有多余的備用線路，如無意間連上時會構(gòu)成回路。比如網(wǎng)線從網(wǎng)絡中心接到計算機一室，再從計算機一室接到計算機二室。同時從網(wǎng)絡中心又有一條備用線路直接連到計算機二室，若這幾條線同時接通，則構(gòu)成回路，數(shù)據(jù)包會不斷發(fā)送和校驗數(shù)據(jù)，從而影響整體網(wǎng)速。這種情況查找比較困難。為避免這種情況發(fā)生，最好在鋪設網(wǎng)線時養(yǎng)成良好的習慣:網(wǎng)線打上明顯的標簽，有備用線路的地方要做好記載。當懷疑有此類故障發(fā)生時,一般采用分區(qū)分段逐步排除的 方法 。
3.在網(wǎng)絡中快速定位網(wǎng)絡故障點
產(chǎn)生網(wǎng)絡廣播風暴故障點的查找比較困難，如網(wǎng)卡或網(wǎng)絡設備物理損壞引起的廣播風暴，這類故障比較難排除。網(wǎng)卡或網(wǎng)絡設備出現(xiàn)了軟故障時，一般來說還能工作，時好時壞。
從源頭入手采用監(jiān)控和管理兩方向進行解決,網(wǎng)絡管理人員可以使用Windows自帶的網(wǎng)絡監(jiān)視器宏觀地監(jiān)控網(wǎng)絡,了解網(wǎng)絡運行的大致情況。使用網(wǎng)絡流量分析軟件和協(xié)議分析軟件如sniffer，ethereel等軟件觀察網(wǎng)內(nèi)計算機的通信狀況,可以觀察到廣播幀的數(shù)量,所占比例,并且可以進行迅速的定位,找到廣播風暴的源頭所在,也可以利用Mrtg等流量監(jiān)控工具動態(tài)監(jiān)測各網(wǎng)絡設備的流量。
4.安裝 網(wǎng)絡 版殺毒軟件并及時升級
要安裝網(wǎng)絡版殺毒軟件并及時升級， 計算 機也要及時升級、安裝系統(tǒng)補丁程序，同時卸載不必要的服務、關閉不必要的端口，以提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。
5.采用VLAN技術
VLAN是一種將局域網(wǎng)交換機從邏輯上劃分成一個個網(wǎng)段，從而實現(xiàn)虛擬工作組的新興數(shù)據(jù)交換技術。VLAN的目的是為了解決以太網(wǎng)的廣播 問題 和安全性而提出的一種協(xié)議，它在以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀的基礎上增加了一個字段VLAN ID，通過VLAN ID 把物理的交換機劃分成若干個不同的VLAN。
VLAN在交換機上的實現(xiàn) 方法 ，大致可以分為基于交換機端口、基于計算機MAC地址和基于IP地址三類。
(1)基于交換機端口劃分VLAN
這是最常 應用 的一種VLAN劃分方法，應用也最為廣泛、最為有效?；谶@種劃分方法，將交換機上的物理端口分成若干個組，每個組構(gòu)成一個虛擬網(wǎng)，每個虛擬網(wǎng)都相當于一個獨立的交換機。這種劃分方法并不局限于一臺交換機，還可以將那些通過堆疊或級聯(lián)方式連接在一起的不同交換機上的節(jié)點劃分在一個子網(wǎng)中。這種劃分方法的優(yōu)點是簡單、容易實現(xiàn)，從一個端口發(fā)出的廣播，直接發(fā)送到VLAN內(nèi)的其他端口，也便于直接監(jiān)控。它的缺點是自動化程度低、靈活性差。比如，不能再給定的端口上支持一個以上的VLAN;在一個網(wǎng)絡站點遷移時，若舊端口不屬于同一個VLAN，則用戶必須對該站點重新進行網(wǎng)絡地址配置。
(2)基于機器的MAC地址劃分VLAN
這種劃分VLAN方法是根據(jù)每個聯(lián)網(wǎng)主機的MAC地址來配置給主機屬于那個虛擬網(wǎng)。
這種VLAN劃分方法的最大優(yōu)點就是當用戶物理位置移動時，即從一個交換機換到其他交換機時，VLAN不用重新配置，因為它是基于用戶，而不是基于交換機端口的。這種方法的缺點是初始化時，必須將所有用戶的MAC地址進行登記和配置，如果有幾百個甚至上千個用戶，配置是非常麻煩的，另外，若用戶更換了機器的網(wǎng)卡，網(wǎng)絡管理員必須重新配置VLAN，所以這種劃分方法通常使用于小型局域網(wǎng)。而且這種劃分方法也導致了交換機執(zhí)行效率的降低，因為在每一個交換機的端口都可能存在多個VLAN組的成員，保存了許多用戶的MAC地址，查詢起來相當不容易。
(3)基于IP地址劃分VLAN
這種方法是采用在路由器中常用的方法：IP子網(wǎng)和IPX網(wǎng)絡號等。通過檢查所有的廣播和多點廣播幀，交換機能自動生成VLAN。這種方式構(gòu)成的VLAN，同一物理端口上的站點也可以分屬于不同的VLAN，從而保證了用戶完全自由地進行增加、移動和修改等操作。這種根據(jù)網(wǎng)絡上應用的網(wǎng)絡協(xié)議和網(wǎng)絡地址劃分VLAN的方式，對于那些想針對具體應用和服務來組織用戶的網(wǎng)絡管理人員來說是十分有效的。
通過將局域網(wǎng)劃分為多個VLAN，可以強化網(wǎng)絡管理和網(wǎng)絡安全,控制不必要的數(shù)據(jù)廣播。一般局域網(wǎng)都是基于端口劃分VLAN,所以盡量在一座樓內(nèi)設置一個VLAN;如樓內(nèi)有大的機房，應讓每個機房使用單獨的VLAN，使廣播局部化，減少整個局域網(wǎng)的廣播流量和廣播風暴發(fā)生的可能性，保證網(wǎng)絡的安全性和高可用性。
VLAN可以提供建立防火墻的機制，防止交換網(wǎng)絡的過量廣播風暴。使用VLAN可以將某個交換端口或用戶賦予某一個特定的VLAN組，該VLAN組可以在一個交換網(wǎng)中或跨接多個交換機，在一個VLAN中的廣播風暴不會送到VLAN之外。同樣，相鄰的端口不會收到其他VLAN產(chǎn)生的廣播風暴。這樣可以減少廣播流量，釋放帶寬給用戶應用，減少廣播風暴的產(chǎn)生。
四、結(jié)束語
局域網(wǎng)環(huán)境中產(chǎn)生廣播風暴是一種很嚴重的網(wǎng)絡故障，以預防為主的防治措施應是主要對策。養(yǎng)成良好的設備管理習慣，加強故障監(jiān)控是主要的防范措施，追查程序可以作為輔助手段加以利用，降低了網(wǎng)絡管理人員的工作強度，保證網(wǎng)絡高效運行。
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