MAC地址飘移导致网络丢包问题处理案例

一、网络拓扑

路由器A与路由器B通过传输设备的以太网板与交换机C(S3600-EI)相连，业务一承载在交换机端口E1/0/1与路由器A之间链路上，交换机接传输的端口属于VLAN 10，VLAN虚接口地址为2.1.1.1/30，路由器接口地址为2.1.1.2/30；业务二承载在交换机端口E1/0/2与路由器B之间链路上，交换机接传输的端口属于VLAN 20，VLAN虚接口地址为1.1.1.1/30，路由器接口地址为1.1.1.2/30。

二、问题描述

1、在交换机C上ping路由器A的IP地址2.1.1.2及路由器B的IP地址1.1.1.2丢包严重；

2、在路由器A和B上ping交换机C上IP地址丢包严重或者不通。

三、过程分析

（一）故障排查步骤

    第一步：在交换机C上抓包，但是除了发现丢包的时候确实是发出了icmp request，而没有收到icmp reply外，看不出任何异常；

第二步：怀疑是由于交换机发的免费ARP扰乱了传输设备的时隙，但是关闭此功能后问题仍然没有解决；

第三步：怀疑是华三交换机与现网中的传输设备之间兼容性有问题，因为同样的交换机与另一个厂家的传输设备配合就没问题，用另外一台其它型号的交换机或者路由器替换交换机C也没有问题；

第四步：用一台S3600-EI交换机和一台S3610交换机再次做替换测试，当用自带的S3600-EI交换机替换下现网设备后，故障依旧。但是如果将E1/0/2 shut down，业务一就正常了，然后再使用S3610交换机替换下现网设备后，两个业务都正常。对比了一下S3610与S3600-EI交换机的不同处，发现与当前故障有关的特性就是S3600-EI整机只使用一个MAC地址，所有VLAN虚接口的MAC地址都是一样的，而S3610共有15个MAC地址，根据VLAN号循环使用。根据以上结果推断丢包的原因为传输设备上出现了MAC地址飘移的现象，而出现第三步结果的原因是当时只是使用其它设备替换了交换机C上的一条链路(这是关键)，因此传输设备上不会出现MAC地址飘移，同样的道理，将交换机C上的E1/0/1和E1/0/2中的任意一个端口shut down，另外一个业务也是正常的。而使用3610交换机不出现问题，是因为两个VLAN虚接口的MAC地址是不同的，传输设备上也不会产生MAC地址飘移的现象。鉴于传输设备会产生MAC地址飘移的现象，基本可以断定该设备学习VLAN的方式为SVL。如果同时满足了交换机C只使用一个MAC地址而传输设备学习MAC地址方式是SVL这两个条件时，在传输设备上就会产生MAC地址飘移的情况。

第五步：当前传输设备的的传输模式为虚拟局域网，报文经过该设备时，设备会学习MAC地址，而由于SVL的机制和现网设备的特性(S3600-EI只有一个MAC地址)，导致出现MAC地址飘移，将传输模式改为透传后，不对经过的报文做任何处理，也不学习MAC地址，业务也就一切正常。

（二）故障原因详解

由于传输设备的传输模式为虚拟局域网，以太网板学习MAC地址方式为SVL(shared vlan learning），而正好现网中的华三交换机只有一个MAC地址，如果交换机C的E1/0/1和E1/0/2接口都有数据发到传输设备上，传输设备在学习交换机C的MAC地址时由于是所有VLAN共同学习同一个MAC地址，就会导致在学习交换机C的MAC地址时，出口有时是以太网板的E1/0/1，有时是E1/0/2，出现MAC地址飘移现象。

此时，如果在交换机C上ping路由器A时，icmp request报文通过E1/0/1端口可以正常到达路由器A，路由器A回复的icmp reply报文到达传输时，如果正好交换机C的E1/0/2有流量送到传输设备上，MAC地址表就会被刷新为出口为以太网板的E1/0/2端口，从而使用icmp reply报文最终回到交换机C的E1/0/2端口，交换机C认为此报文为非法，将其丢弃；在交换机C上ping路由器B也会出现同样问题。

在路由器A上ping交换机C上的IP地址，如果正好传输设备学习到的交换机C的MAC地址出口为E1/0/2，而交换机C的E1/0/1端口没有任何报文发至传输的E1/0/1端口，此时icmp request将全部发到了交换机C的E1/0/2端口上，交换机C会将所有报文丢弃，导致路由器A无法ping通交换机C，如果此时有报文从交换机C的E1/0/1发送至传输端口E1/0/1，会将MAC地址表刷新为正确的出口，就可以ping通了，但是如果交换机C的E1/0/2接口同时有流量发往传输的E1/0/2端口，就又会产生MAC地址不断地飘移，出现丢包现象。

四、解决方法

1、将传输设备以太网板更换为学习MAC的方式为IVL(independent vlan learning)方式的设备，这样即使交换机C所有VLAN虚接口的MAC都是一样的，但是传输设备在学习MAC地址是依据VLAN来学习的，属于不同的VLAN的端口即使学习到同样的MAC地址都可以正确地区别出口，不会出现MAC地址飘移现象；

2、将传输设备的传输模式由虚拟局域网改为透传模式，不修改经过的数据帧的源MAC，而是把这些数据帧当作未知单播在本VLAN内进行广播。

3、将交换机C更换为不同VLAN虚接口使用不同MAC地址的交换机。

2016年06月