چرا Loop در شبکه می‌تونه کل شبکه رو از کار بندازه؟

وقتی توی شبکه Loop به وجود میاد، یعنی یه فریم لایه ۲ به جای اینکه فقط یه بار از مبدا به مقصد بره، وارد یه مسیر دایره‌ای میشه و هی بین سوئیچ‌ها می‌چرخه، چون توی Ethernet برخلاف IP چیزی به اسم TTL (Time To Live) برای فریم وجود نداره که بعد از چند بار عبور حذفش کنه. یعنی فریم ممکنه تا وقتی شبکه از پا درنیاد، مدام بین سوئیچ‌ها بچرخه. حالا تصور کن فقط یه فریم نباشه؛ هر Broadcast مثل ARP Request یا DHCP Discover وقتی وارد این Loop میشه، از هر سوئیچ روی همه پورت‌ها (به جز پورتی که ازش اومده) ارسال میشه، بعد دوباره از مسیر دیگه برمی‌گرده و باز تکثیر میشه. این فرآیند به شکل تصاعدی ادامه پیدا می‌کنه و چیزی به اسم Broadcast Storm به وجود میاد.



حالا نتیجه چیه؟ اول از همه لینک‌های شبکه با این حجم عظیم ترافیک کاملاً اشباع میشن و پهنای باند دیگه برای ترافیک واقعی باقی نمی‌مونه. بعد CPU سوئیچ‌ها به شدت درگیر پردازش این فریم‌های تکراری میشه و ممکنه به ۱۰۰ درصد برسه. همزمان جدول MAC Address Table (CAM Table) هم به هم می‌ریزه، چون سوئیچ یک MAC Address رو یک لحظه از یه پورت می‌بینه و چند میلی‌ثانیه بعد همون MAC رو از یه پورت دیگه دریافت می‌کنه. به این وضعیت MAC Flapping میگن. وقتی سوئیچ نتونه تشخیص بده هر MAC پشت کدوم پورته، مجبور میشه خیلی از فریم‌ها رو Flood کنه و این خودش اوضاع رو چند برابر بدتر می‌کنه.



در این شرایط کاربرها علائمی مثل قطع و وصل شدن شبکه، بالا نیومدن DHCP، Timeout شدن Ping، کند شدن شدید ارتباطات، قطع تماس‌های VoIP، از دسترس خارج شدن سرورها و حتی ریست شدن بعضی سوئیچ‌ها رو تجربه می‌کنن. در شبکه‌های بزرگ، فقط ایجاد یک Loop روی یک کابل اشتباه می‌تونه ظرف چند ثانیه کل VLAN یا حتی کل شبکه سازمان رو فلج کنه.



دقیقاً به خاطر همین خطره که پروتکل‌هایی مثل STP (Spanning Tree Protocol) و RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol) طراحی شدن. این پروتکل‌ها مسیرهای اضافی رو شناسایی می‌کنن و قبل از اینکه Loop تشکیل بشه، بعضی پورت‌ها رو در حالت Blocking قرار میدن تا فقط یک مسیر منطقی فعال باقی بمونه. اگر مسیر اصلی قطع بشه، همون پورت Block شده سریع فعال میشه و ارتباط برقرار می‌مونه، بدون اینکه Loop ایجاد بشه.



خلاصه اگر بخوام خیلی ساده بگم، Loop مثل اینه که یه ماشین رو بندازی توی یه میدان بدون خروجی؛ خودش هی دور می‌زنه. حالا تصور کن اون ماشین هر بار که دور می‌زنه، از خودش چند ماشین دیگه هم تولید کنه. ظرف چند ثانیه کل خیابون‌ها قفل میشن. توی شبکه هم دقیقاً همین اتفاق برای فریم‌ها می‌افته و نتیجه‌اش اینه که کل شبکه از کار می‌افته.

@ITSecurityComputer