Trong cơ sở hạ tầng CNTT doanh nghiệp — cho dù đó là trung tâm dữ liệu, mạng điều khiển công nghiệp hay văn phòng doanh nghiệp — các vấn đề về ngắt kết nối là quá phổ biến. Nhiều người cho rằng “rớt mạng” là do tín hiệu kém hoặc băng thông không đủ. Nhưng thường thì, thủ phạm thực sự còn tàn phá hơn nhiều: một vòng lặp mạng.
Vòng lặp mạng có thể biến Thiết bị chuyển mạch Gigabit Layer 3, bộ định tuyến doanh nghiệp, hoặc thậm chí là một thiết bị chuyển mạch PoE+ công nghiệp thành một bộ tạo bão, làm ngập mạng và làm sập các thiết bị quan trọng như máy chủ, điểm truy cập và hệ thống điều khiển PLC.
Hãy cùng tìm hiểu vòng lặp mạng thực sự là gì, nó làm sập thiết bị chuyển mạch như thế nào và những biện pháp phòng ngừa bạn có thể thực hiện để bảo vệ thiết bị mạng doanh nghiệp.
Một vòng lặp mạng xảy ra khi có một đường dẫn khép kín trong cấu trúc liên kết Ethernet của bạn — các gói tin lưu thông vô tận mà không bao giờ tìm thấy lối ra.
Các tình huống phổ biến bao gồm:
Kết nối nhiều thiết bị chuyển mạch lõi hoặc thiết bị chuyển mạch PoE+ trong một vòng (A → B → C → A).
Kết nối nhầm giữa hai cổng trên cùng một thiết bị chuyển mạch.
Các thiết bị như camera IP, bộ điều khiển công nghiệp PLC, hoặc điểm truy cập WiFi 6 với hai cổng mạng tạo thành cầu nối không chủ ý.
Trong thiết bị mạng Ethernet, không có cơ chế tích hợp để ngăn chặn điều này. Nếu không có sự bảo vệ như STP (Giao thức Cây bao trùm), các vòng lặp sẽ kích hoạt bão quảng bá, tiêu tốn băng thông và tài nguyên xử lý.
Khi một vòng lặp hình thành, các gói quảng bá và đa hướng sẽ lưu thông vô tận trên các thiết bị chuyển mạch, mô-đun SFP, và giao diện thu phát (như mô-đun 10G SFP+ hoặc bộ thu phát quang QSFP 40G SR4 cơ bản).
Hậu quả bao gồm:
Bảng địa chỉ MAC liên tục ghi đè và tràn.
Card mạng và bộ điều khiển giao diện mạng Ethernet ngừng chuyển tiếp các gói.
Người dùng gặp độ trễ cực lớn, lỗi gán IP hoặc thời gian ngừng hoạt động của mạng hoàn toàn.
Ngay cả thiết bị chuyển mạch trung tâm dữ liệu cao cấp như Cisco Catalyst 3850 Series, Huawei CE6857E-48S6CQ-B, hoặc Juniper QFX5210 có thể sụp đổ dưới một cơn bão quảng bá.
CPU của thiết bị chuyển mạch đạt mức sử dụng 100% và bộ nhớ đầy nhanh chóng — dẫn đến khóa hoặc khởi động lại thiết bị.
Điều này cũng ảnh hưởng đến máy chủ rack được kết nối như Lenovo ThinkSystem SR650 V2, HPE ProLiant DL380 Gen11, hoặc máy chủ Xeon 1U có thể mở rộng, làm gián đoạn các ứng dụng quan trọng trong kinh doanh.
Vòng lặp mạng hiếm khi do lỗi phần cứng gây ra. Chúng hầu như luôn là lỗi của con người hoặc lỗi cấu hình:
Thiết bị chuyển mạch không được quản lý mà không có phát hiện vòng lặp (như thiết bị chuyển mạch Gigabit im lặng cơ bản).
Đã tắt STP/RSTP/MSTP.
Không chính xác tập hợp EtherChannel / LACP.
Kết nối sai mô-đun thu phát SFP, cáp breakout DAC, hoặc cáp quang chủ động QSFP28 100G SR4.
Kết nối không đúng cách điểm truy cập WiFi 6E hai cổng hoặc thiết bị chuyển mạch PoE công nghiệp.
Luôn bật STP trên thiết bị chuyển mạch doanh nghiệp, chẳng hạn như Catalyst 9300L, CE6881-48S6CQ-B, hoặc CloudEngine 8850-EI.
Các biến thể hiện đại như RSTP và MSTP cung cấp khả năng hội tụ nhanh hơn và phân đoạn VLAN tốt hơn.
Thiết bị chuyển mạch được quản lý và thiết bị chuyển mạch lõi dạng mô-đun thường bao gồm các tính năng Bảo vệ vòng lặp hoặc Kiểm soát bão.
Khi hành vi quảng bá bất thường được phát hiện, hệ thống có thể tự động tắt cổng Ethernet hoặc mô-đun chuyển mạch.
Phân đoạn mạng bằng cách sử dụng VLAN và ACL để cách ly bão quảng bá. Điều này giới hạn thiệt hại cho một VLAN thay vì toàn bộ cơ sở hạ tầng ICT.
Các thiết bị như Điểm truy cập WiFi 6 (AirEngine 6760X1, C9115AXI-H) hoặc PLC Siemens S7-1200 có thể có khả năng kết nối.
Thực hiện theo cấu trúc liên kết thiết kế của bạn — không bao giờ kết nối cả hai cổng với cùng một phân đoạn LAN.
Thường xuyên ghi lại hệ thống cáp của bạn, đặc biệt là đối với mô-đun SFP, bộ thu phát quang, PSU máy chủ, và mô-đun nguồn.
Nhãn rõ ràng và bản đồ cấu trúc liên kết giúp ngăn chặn việc kết nối sai vô tình — nguyên nhân gốc rễ phổ biến nhất của các vòng lặp.
Trong trung tâm dữ liệu, nơi nhiều thiết bị chuyển mạch 10G, máy chủ rack, và tường lửa (như ASA5516-FPWR-K9 hoặc Firepower 2110 NGFW) được kết nối với nhau, một vòng lặp duy nhất có thể kích hoạt lỗi xếp tầng.
Dự phòng nguồn với PSU có thể thay thế nóng và hệ thống UPS (ví dụ: APC Rack Mount UPS, PAC1000S56-DB) không thể cứu mạng nếu cấu trúc chuyển mạch của bạn sụp đổ.
Một cáp Ethernet bị đặt sai vị trí hoặc mô-đun thu phát SFP không được giám sát có thể đánh sập hàng trăm máy chủ trong vài giây.
Vòng lặp mạng là một vấn đề xác suất thấp, tác động cao cổ điển.
Chúng có thể làm tê liệt toàn bộ mạng ICT — thiết bị chuyển mạch, bộ định tuyến, máy chủ, tường lửa và bộ điều khiển không dây (như C9800-L-F-K9) — trong vài giây.
Mạng doanh nghiệp hiện đại phụ thuộc vào thiết kế thông minh, ngăn chặn vòng lặp, và bảo trì thường xuyên.
Sau tất cả, sự ổn định của thiết bị chuyển mạch lõi, điểm truy cập, và máy chủ trung tâm dữ liệu là nền tảng cho toàn bộ hoạt động kỹ thuật số của bạn.
