Основы коммутации: VLAN, LAG, spanning tree, маршрутизация

Проблема трансивера никогда не объявляет себя проблемой трансивера. Она выглядит как смена топологии spanning tree, приостановленный участник LAG, скачущий сосед OSPF, флапающий туннель VXLAN или «у половины пользователей всё медленно». Чтобы прочитать эти симптомы обратно к физическому уровню, нужен словарь коммутации: как коммутатор учит MAC-адреса, что такое VLAN и транки, как агрегация линков хеширует потоки, почему spanning tree блокирует порты и что делают протоколы маршрутизации, когда линк моргает. Эта страница — такой словарь, ограниченный тем, что важно, когда корневая причина может быть грязным разъёмом.

Уровень 2: изучение MAC и VLAN

Понятие	Что происходит	Ракурс оптики
Изучение MAC	MAC источника каждого кадра записывается за входным портом; неизвестные получатели рассылаются всем	флапающий порт сбрасывает и переучивает записи — короткие рассылки после каждого флапа
Старение	записи истекают (300 с по умолчанию)	—
VLAN (802.1Q)	домен рассылки; кадры на транках несут 12-битный тег (1–4094)	—
Access-порт	один нетегированный VLAN	—
Trunk-порт	много тегированных VLAN, один native нетегированный	несовпадение native VLAN на аплинке выглядит как частичная связность, а не отказ линка
MTU / jumbo	1 500 байт по умолчанию, 9 000–9 216 jumbo	несовпадение MTU на аплинке пропускает малые пакеты, теряет большие — похоже на перебои оптики
Storm control, BPDU guard, port security	защитные функции, выключающие порты	порт в errdisable от любой из них выглядит как мёртвый модуль (Индекс по симптомам)

Spanning tree

Вариант	Сходимость	Примечания
STP (802.1D)	30–50 с	наследие
RSTP (802.1w)	< 1–3 с	умолчание у большинства
MSTP (802.1s)	как RSTP, по экземплярам	группы VLAN
PVST+/Rapid-PVST+	по VLAN	Cisco

Spanning tree блокирует избыточные пути L2. Что с ним делает плохая оптика:

флапающий аплинк порождает уведомления о смене топологии (TCN); каждый TCN сбрасывает таблицы MAC по всей сети и вызывает секунды рассылок — пользователи видят замирания при каждом флапе (Флап линка);
однонаправленный линк (одно волокно порвано, Tx работает, Rx нет) может создать петлю, если BPDU перестают приходить — UDLD, loop guard и bridge assurance существуют именно для этого (Нет линка);
светодиоды заблокированного порта (жёлтые) нормальны на избыточных линках, это не отказ (Именование портов и светодиоды).

Фабрики leaf–spine избегают STP, маршрутизируя каждый линк.

Агрегация линков (LAG, port-channel, bond)

Позиция	Правило
Протокол	LACP (802.1AX / 802.3ad): участники обмениваются PDU, согласуют членство; статический LAG без защиты
Участники	одна скорость, дуплекс, MTU; большинство NOS требуют один FEC и тип среды — 4 × 25G оптики или 4 × 25G DAC, не смесь
Хеширование	потоки распределяются по хешу полей MAC/IP/порт; один поток никогда не превышает скорость одного участника
Участник с ошибками	LACP держит его в пучке, пока проходят PDU; ошибки CRC на одном участнике портят захешированные на него потоки — «часть сессий медленные, другие в норме» — фирменный признак (VDM и метрики FEC)
Min-links	пучок падает, если поднято меньше N участников — защита от работы на одном деградировавшем линке
Имена	`Port-channel`, `ae`, `Eth-Trunk`, `bond`, `PortChannel` по NOS
Через два коммутатора	MLAG/vPC/VLT (Стекирование и MLAG)

Практика: когда LAG «работает, но медленно», смотрите счётчики и DDM по участникам, а не по пучку.

Уровень 3: маршрутизация на коммутаторе

Понятие	Что это	Ракурс оптики
SVI / маршрутизируемый порт	IP-интерфейс на VLAN или на физическом порту	у маршрутизируемых аплинков нет STP; флап — событие маршрутизации
Статика / OSPF / IS-IS / BGP	протоколы маршрутизации; ДЦ-фабрики используют BGP (eBGP на линк) или OSPF	логи up/down соседа точно указывают, какой линк и когда флапнул
ECMP	многопутёвость равной стоимости по N аплинкам; потоки хешируются как в LAG	один плохой аплинк портит 1/N потоков; BFD (50–300 мс) обнаруживает отказ быстрее таймеров протокола
Dampening	подавляет анонсы флапающего интерфейса	флапающая оптика оказывается подавленной — линк «up», но трафик не маршрутизируется
VRF	отдельные таблицы маршрутизации (VRF управления!)	пинг коммутатора через неверный VRF выглядит как отказ линка
Резервирование первого хопа (HSRP/VRRP)	виртуальный шлюз между двумя коммутаторами	флапы вызывают переключение шлюза

Оверлеи

Оверлей	Где	Ракурс оптики
VXLAN / EVPN	ДЦ-фабрики: L2 поверх L3	туннели едут по ECMP; отказывающий линк spine портит туннели случайно, а не детерминированно
MPLS / SR	операторы	быстрый перемаршрут (< 50 мс) маскирует флапы — смотрите счётчики андерлея
EVPN multihoming (ESI-LAG)	заменяет MLAG	линки участников к разным leaf, те же правила, что для участников LAG

Управление потоком и классы без потерь

Механизм	Назначение	Ракурс оптики
Пауза 802.3x	остановить соседа	используется редко; глобальная пауза скрывает перегрузку
PFC (802.1Qbb)	пауза по приоритетам для RoCE/FCoE	линк с ошибками CRC вызывает повторы, а не паузу — но штормы пауз от флапающего порта могут остановить класс без потерь по всей фабрике (Lossless Ethernet)
ECN	пометка перегрузки	—

Чтение симптомов коммутации обратно к физическому уровню

Симптом коммутации	Физическая причина для проверки
TCN STP каждые несколько минут, флапы MAC в логах	один флапающий аплинк — мощность Rx по DDM около чувствительности, грязный разъём
Участник LACP «suspended» / «individual»	несовпадение FEC или скорости на этом участнике; модуль не распознан
Сбросы соседа OSPF/BGP на одном линке	флапающая оптика или модуль у предела температуры
ECMP: часть потоков медленные или с потерями	один аплинк с неисправимыми FEC / CRC
Jumbo-кадры не проходят, пинги работают	MTU — не оптика
Петля или шторм рассылок после ремонта волокна	однонаправленный линк, перепутанная полярность MPO, отсутствует UDLD
Трафик останавливается после обновления софта	сторонняя оптика отвергнута новым релизом (Матрицы совместимости и прошивки)
Сервер видит линк up, трафика нет	неверный VLAN/несовпадение native или LAG на коммутаторе и нет на сервере

Физические проверки за каждой строкой: Индекс по симптомам, Проверка оптики на коммутаторе.

В CodingBox

Симптомы уровня коммутации указывают на порт; порт указывает на модуль; DDM, идентификация и пороги модуля — прочитанные на коммутаторе или на столе — закрывают дело. Запись по каждому модулю в базе кодов превращает «LAG снова тормозил» в «участник 3, серийник X, Rx −17 дБм, заменён».