Best practice to prevent network loops with Omada SDN solution

適用於：Omada SDN 控制器 v5 及以上版本、Omada L2+ 和 L3 交換器。

本文將介紹包括路由器、各層交換器和終端設備在內網路的建議設定。

1. 防止迴圈的介紹。

在網路中，當兩個設備之間存在多條路徑時，就會發生網路迴圈，導致數據傳輸進行無限循環，進而引發廣播風暴、MAC Table 不穩定，以及整體網路性能顯著下降，甚至完全崩潰。

有幾種技術可用於防止和解決乙太網路迴圈問題，例如生成樹（Spanning Tree，STP）、迴圈偵測（Loopback Detection，LPD）、乙太網環保護切換技術（Ethernet Ring Protection Switching，ERPS）等。Omada SDN 解決方案結合了兩個關鍵機制：STP 和迴圈偵測。迴圈偵測是一項識別網路中迴圈的功能，當偵測到迴圈時，系統可以自動封鎖某些連接埠，以封鎖迴圈並維持網路穩定性。STP 是一種網路協議，用在防止乙太網路中的網路迴圈，它在連接的 Layer-2 bridges（通常是乙太網路交換器）的網路中建立一個 Spanning Tree，並禁止所有不屬於 Spanning Tree 的所有其他連接，以防止迴圈產生。

2. 我們建議的做法以及為何不使用單一技術。

我們建議僅在交換器的連接端口之間啟用 STP，並僅在所有 Edge 埠上啟用 LPD（迴圈偵測）。

僅使用迴圈偵測可能導致上層交換器錯誤地封鎖連接埠，對網路產生擴大影響。LPD 的做法是每個啟用 LPD 的連接埠會定期廣播偵測迴圈的封包，並檢查是否稍後會在此埠上收到發送的封包，如果是，則此埠將因偵測到迴圈而被封鎖。如下圖所示，通常如果交換器之間沒有設定備援線路，最終用戶很可能會在 Edge 連接埠之間錯誤地形成迴圈，他們可能會用網路線將兩個連接埠連接在一起，或者某些無線設備可能因無線回程或其他原因而形成迴圈。在這種情況下，最好的做法是只封鎖這個 Edge 埠，迴圈就會消失，但是，如果在所有連接埠上啟用 LPD，則 Uplink 埠，甚至核心交換器的埠也會發送檢測封包，這些封包也有可能在整個網路中一直傳播並通過 Edge 的迴圈回到此埠。那麼這個埠將會被封鎖，如果這是核心交換器的 Uplink 連接埠，可能會導致整個網路癱瘓，這是無法接受的。

僅使用 STP 可能會導致兩個問題，以下透過文字和圖表進行解釋。

問題一：大多數終端裝置（如 AP、PC 和 IoT 裝置）不會回應 STP BPDU。在這種情況下，依據 IEEE 協議STP 將必須等待 2 倍的轉發延遲（預設為 30 秒）才能開始在該連接埠上進行傳輸，這將是一個很長的等待時間。

問題二：通常連接到 Edge 埠的裝置會頻繁地插拔，而且如果乙太網路線品質不好，該連接埠也會頻繁地 linked up 或 down。 每次連接埠 linked up 或 down 時，整個 STP 系統都需要計算和重新收斂，造成系統資源的浪費。

因此，透過結合這兩個功能，可以在網路拓樸的所有層級上有效地避免和解決網路迴圈問題，並最小化拓樸變化對網路的影響，典型的拓樸如下所示：

Omada SDN 解決方案建議在交換器之間的連接埠上設定 STP 功能，並在連接有線用戶端（如無線 AP 和 IoT 裝置）的 access 交換器連接埠上設定迴圈偵測功能。以上面的網路拓撲為例，用於連接其他交換器形成備援網路拓撲的交換器連接埠為 trunk 埠，用於連接 Omada EAP、IP 攝影機和其他用戶端的交換器連接埠為 access 埠。

3. 控制器模式下的設定。

關於 trunk 埠如何設定 STP，請參考 在 Omada SDN 控制器模式中設定 Spanning Tree，使用相似的網路拓撲，透過 STP 建立一個備援和無迴圈的網路。

若要在 access 埠上設定迴圈偵測功能，請前往站點設定 > 有線網路 > 區域網路（LAN） > 設定檔， 編輯要套用於 access 埠的設定檔，並為迴圈控制選擇偵測迴圈的模式。 「All」設定檔啟用「根據連接埠偵測迴圈」模式，控制器產生的其他設定檔可能會因控制器版本而擁有不同的模式，如果 access 埠套用了設定檔，建議檢查迴圈控制模式並將其變更為「根據連接埠」。在連接埠設定檔上啟用偵測迴圈功能後，綁定該設定檔的 access 埠會自動啟用此功能。

• 根據連接埠偵測迴圈：當偵測到某個連接埠存在迴圈時，會封鎖該連接埠，此為經常使用；
• 根據 VLAN 偵測迴圈：當偵測到某個 VLAN 存在迴圈時，該 VLAN 將會被封鎖；
• Spanning Tree：連接埠上將啟用 STP，請為 trunk 埠選擇此模式。

您也可以透過連接埠的取代設定檔來啟用該功能。前往設備，點擊交換器，然後按一下連接埠，編輯交換器連接埠，或批次編輯特定交換器連接埠，點擊 “取代設定檔”，選擇 “根據連接埠偵測迴圈”，然後點擊 “套用” 以使該功能在連接埠上生效。

4. 獨立模式下的設定。

• 在獨立模式下設定 STP

在管理網頁中，前往 L2 FEATURES – Spanning Tree – STP Config，首先，在 Spanning Tree 選項，勾選全域啟用（Glbbal Config），模式方面，通常我們都會使用RSTP，CIST 優先權等參數，這邊保持預設即可，也可以設定更高的優先權（請注意，數字越小代表著優先權越高，例如 4096 會高於 32768）在核心交換器上，以確保其連接埠不會被封鎖。設定完成後，別忘了點擊「套用」。

之後，進入連接埠設定（Port Config），並在此交換器的 uplink 連接埠上啟用它。設定完成後點擊 套用。

• 在獨立模式下設定偵測迴圈

在管理網頁中，前往 L2 FEATURES – Switching – Port – Loopback Detection，首先，在全域的部分勾選「Loopback Detection Status」以啟用它，並在所有需要啟用 LPD 的 Edge 埠上啟用它。保持其他參數為預設值即可，並不要忘記點擊 套用 以保存這些設定。

在這裡，我們介紹了預防有線網路的網路迴圈的建議方案及設定方法。如需更詳細的介紹和 CLI 命令，請查閱用戶指南和 CLI 指南。