为什么运营商网络拓扑都是环形拓扑？

点击数：更新时间：2024-05-26 09:27:46

既然网络环路会导致网络风暴从而造成网络堵塞，甚至破坏设备。那么为什么运营商的传输网络为什么都是环形拓扑？他们又是怎么避免网络风暴的呢？

重复一遍原题：

网络环路会导致网络风暴从而导致网络堵塞，甚至破坏设备。为什么运营商网络都是环形拓扑？

题目的前提假设是不严谨的，但这句话确实是出现在了计算机网络教材中。我们大学的教材跟当前技术的发展脱节严重，往往学的都是十几年，甚至几十年前的知识。

不偏题，这个问题也曾经困扰过我。随着对网络学习了解的深入也就不是问题了。

首先，什么是网络风暴？

百度中解释，由于网络拓扑的设计和连接问题，或其他原因导致广播在段内大量复制，传播数据帧，导致网络性能下降，甚至网络瘫痪。

这段描述很清楚了，网络风暴是因为广播报文在段内大量复制而引起的。如题主所展示的这样的网络拓扑中，路由器连接成环，所有的路由器接口不可能在同一网段内，所以绝不会引起网络风暴。

路由器是三层概念的设备，一个网段内部的问题是二层概念的问题。

那么连成环的路由器会不会产生环路，而产生其他网络问题呢？理论上是有可能的。

最少连成环的设备至少有三台，我们假设A→B→C→A这样的设备三台物理上连成环，每两台设备互联的端口属于唯一的同一网段，不会产生二层网络风暴。但是在三层就有可能产生问题。

在某些特定状态下，A认为到达C的最佳路由是经过B，而同时B记录的到达C的最佳路径是经过A，这样就产生了路由环路。出现网络故障。

但为什么运营商的网络还是会组成环状的呢？

因为我们有一个非常好用的路由协议OSPF，开放最短路径优先路由协议。在所有环内的路由器之间运行OSPF，在任意两点路由器之间，均可以选择最优路径，同时将次优路径优先级降低而作为备份，当网络拓扑发生变化时，路由协议实时自动收敛，计算出变化后的最优路径。

依靠这样的路由协议，在成环的网络中，既可以保证网络不出现拥塞或者中断，也可以在网络物理线路，网络拓扑发生问题时，保证任意两点间可达。

实际运行中的网络拓扑要比图示中的还复杂一些，互为主备，如何成环，哪些成环，都是非常复杂的网络设计和优化。学习计算机网络是一件非常有趣的事情，也是越深入越感觉自己懂的太少。

环形可以提供业务保护，又能尽量少架设光缆

广播风暴只会发生在以太网的数据链路层，在网络层是不会发生的

学一下最高赞，重复一遍原题。不是我阴阳怪气，是我真的要重复一下原题。
既然网络环路会导致网络风暴从而造成网络堵塞，甚至破坏设备。那么为什么运营商的传输网络为什么都是环形拓扑？
好，问题来了，是传输网。所以我可以无视最高赞的所有回答（虽然讲的完全没到点子上），专门来讲传输网。

先看看楼主的图。这应该是3G网络的接入架构图（UTRAN，RNC+Node B组成），我给修了一下。

先解决楼主的问题1，如何解决网络风暴。
网络风暴说简单不简单说难不难，两个口switch模式进行短接，也就是成环，就能发生。但是RNC由于没有交换功能，两个口短接也搞不出网络风暴来。
楼主问题2，为什么传输网要成环。
之前有答主提到一些，这里不再赘述，就打个比方。
网上买东西，店家将东西装好，发快递给你（基于TCP/IP的数据到了RNC）。快递不管你这是什么东西装了车再说（从RNC到传输层），再通过大中转站转到县市级小中转站（10GE PTN汇聚环），最后通过小中转站到快递门店（GE PTN接入环），最后让快递小哥（Node B）交给你。
接下来继续打比方。我所在的市，修了个绕城高速。中途有12345五个出口，出口1-2接了去省会的高速公路，3-5是乡下出口（对应GE PTN的接入环）。有一天下大雨，把出口2-3之间的路给冲烂了，车开不了（表示缆断了）。这个时候从3出口到2出口，绕远路(3-4-5-1-2)也可以走得通（也就是我们说的倒换）。后面雨越下越大，把5-1的路也给冲垮了，这样345这几个地方的车就彻底走不出去了（第一边开环后第二边开环，然后就脱管了）。

仓促码字，大概就这样，想到其他的地方还会补充。

很多都是强答啊，正确的答案反而被挤到了最后。

为什么会有广播风暴，因为要广播啊，

然而运营商的基站用PTN业务通常是是固化的通道，

也就是第七个答案中的tunnel

虽然如此，

实际上还是无法避免广播风暴，

有两种场景，

一种是ptn仅作为单纯的管道，

远端的网络设备例如olt或者客户测交换机之类的产生环路，那么整个数据网层面发生广播风暴，ptn把广播帧也作为业务来传输。

另一种是网络切分没做好，规划的不合理导致。

所以需要开启环回检测、广播报文抑制，以及合理的网络规划，严谨的操作，尤其是大型网络调整割接之类的场景。

题主的想法其实挺好的，只不过这个问题下的几个回答都没有答到点子上。

问题的核心在于：传输网络必须不能做成环形，这只是以太网的限制。比如早期的令牌环网（Token-ring network），还必须得做成环形。

虽然以太网现在一统天下，但哪怕是两个以太网交换机之间，也不一定接的就是以太网啊。

比如这是四台以太网交换机，大声回答我，它们之间连的那是以太网吗？

明显不是以太网对不对。这个其实是stack交换机，就是把几台交换机叠（stack）起来，让它用起来“像”一台交换机，交换直接连接的电缆和接口还有协议都是厂商私有的。顺便说一下，stack还可以继续叠，比如下面这样的。

你可以仔细看一下这两种接法，是不是就是一个环？都看到这了估计你的问题答案自己也能猜到七八分了，不过我们还是把这个事好好解释一下。

为什么要做stack呢，因为现代的网络讲究扁平化（fabric）。什么叫扁平化？翻译成人话就是最好所有的东西都接到一个巨型的交换机上，这样容量又大，速度又快，成本又低，管理还方便。

运营商自然也要顺应潮流啊。但运营商据点众多，又没办法真的弄一台巨大的物理交换机出来。既然不可能弄个物理的出来，就弄个虚拟的吧，所以相对来说类似stack的方案则更适合运营商一些，但话虽如此，你也不能真弄一根几十公里长的stack电缆不是？不过啊，远距离方案vendor早就给你做好了，只要你把这些交换机拿根光纤串起来就能用了。

比如Apresia的MMRP和FCRP。