MAC地址漂移应对方法

• 二层环路以及网络攻击行为均有可能引发MAC地址漂移。
• 对应二层环路这个诱因，我们可以部署生成树协议（STP、RSTP、MSTP）或者环网保护协议（RRPP、ERPS）进行规避，从而避免引起MAC地址漂移问题。
• 也可以利用交换机的端口安全特性，也可以解决MAC地址漂移问题。

利用端口安全应对MAC地址漂移

配置基于VLAN的MAC地址漂移检测

• 交换机支持MAC地址漂移检测功能，该功能可以在VLAN下激活。

• 通过相应的配置，使得当交换机在VLAN中检测到MAC地址漂移时，可以执行如下动作:
  
  （1）仅仅产生告警;
  
  （2）将产生MAC地址漂移的接口阻塞;
  
  （3）将产生漂移的MAC地址阻塞，而不是将接口阻塞。

• VLAN配置视图下的loop-detect eth-loop命令（HW），用于在特定VLAN中开启MAC地址漂移检测功能（缺省情况下该功能并未开启）。

示例

1. 如下图所示，交换机SW的GE0/0/1接口连接着PC1，而GE0/0/2接口则连接着一台非可网管交换机，SW的所有接口都加入了VLAN 10
2. 为了检测到VLAN10内是否发生MAC地址漂移，可以在SW上VLAN 10配置视图下执行loop-detect eth-loop alarm-only命令。
3. loop-detect eth-loop 命令可以指定三种不同的关键字：

• loop-detect eth-loop alarm-only命令开启MAC地址漂移检测（vlan配置模式下），并且一旦交换机检测到该VLAN内发生了MAC地址漂移，交换机仅仅产生相应的告警信息(不会阻塞发生MAC地址漂移的接口)。
• loop-detect eth-loop block-time 10 retry-times 2命令开启MAC地址漂移检测（vlan配置模式下），
  
  （1）检测到VLAN内产生MAC地址漂移时，将产生漂移的接口直接阻塞。
  
  （2）接口将被阻塞10s(用block-time关键字指定)，接口被阻塞时无法正常收发数据的。
  
  （3）10s之后接口会被放开并重新进行检测，此时该接口可以正常收发数据，
  
  （4）如果20s内没有再检测到MAC地址漂移，则接口的阻塞将被彻底解除；但是如果20s内再次检测到MAC地址漂移，则再次将该接口阻塞，最大重复次数为2次(用retry-times关键字指定)，如果交换机依然能检测到该接口发生MAC地址漂移，则永久阻塞该接口。
  
  

4. 当网络正常时，SW能够学习到PC1的MAC地址并形成MAC地址表项。因此PC1能够通过SW与外界正常通信。

5. 假设现在攻击者PC3连接到了网络中的非可网管交换机上，它开始伪造PC1的MAC地址发送数据帧，由于SW在VLAN 10内开启了MAC地址漂移检测功能，因此SW很快便发现GE0/0/2接口上发生了MAC地址漂移并弹出如下告警:
   
   
May 11 2020 17:54:19-08:00 SW L2IFPPI/4/MFLPIFRESUME:0ID 1.3.6.1.4.1.2018.5.25.160.3.7 MAC move detected, VlanId=10, MacAddress”5489-982d-2525, Original-Port=GE0/0/1, Flapping port=GE0/0/2. Please check the network accessed to flapping port.


使用display loop-detect eth-loop命令可以查看被MAC地址漂移检测功能所阻塞的接口及阻塞剩余时间等信息:

从上面的输出信息可以看出，GE0/0/2接口目前处于阻塞(Block)状态，阻塞的剩余时间还有6s，Leave times表示接口从本次阻塞恢复后，允许再次出现MAC漂移的次数，值为1。

6. 当该接口被阻塞10s之后，SW会把GE0/0/2接口恢复，接下来的20s，相当于是SW对该接口的考察期。继续在SW上使用display loop-detect eth-loop命令可以看到GE0/0/2接口的状态(状态从Block切换到Retry）
   
   

（1）如果在20s内，SW没有在GE0/0/2接口上再检测到MAC地址漂移的发生，则彻底放开GE0/0/2。使用display loop-detect eth-loop命令也就不会再看到该接口。SW彻底放开GE0/0/2时，会产生如下日志:


May 11 2020 17:54:48-08:00 SW L2IFPPI/4/MFLPVLANALARM:0ID 1.3.6.1.4.1.2018.5.25.160.3.2 Loop does not exist in vlan 10, Interface GigabitEthernet0/0/2 resumed, block-time is 10 for mac-flapping disappeared.


（2）如果20s内，SW再次在GE0/0/2接口上检测到MAC地址漂移，则会再次阻塞该接口：

7. 当该接口又被阻塞10s之后，SW还是会把GE0/0/2接口恢复，接下来的20s，还是SW对该接口的考察期，但是由于Leave times值为0，表示若在接下来的20s内，SW若再次检测到GE0/0/2接口发送MAC地址漂移，则永久阻塞该接口。
   
   (1)假设现在PC3依然在伪造PC1的MAC地址发送数据帧，那SW将永久阻塞GE0/0/2接口：
   
   

从上面的输出信息可以看出，GE0/0/2接口目前处于永久阻塞(Block forever)状态，被永久阻塞的接口是无法自动恢复的，只能通过命令reset loop-detect eth-loop来解除。

引入问题

由于SW交换机GE0/0/2接口下还关联着合法设备PC2，当通过配置loop-detect eth-loop block-time 10 retry-times 2命令进行MAC地址漂移检测时，只要交换机检测到GE0/0/2接口发生MAC地址漂移，便会将发生漂移的接口GE0/0/2进行阻塞，因此连接该接口的其他合法设备（比如PC2）可能也会受到影响。

解决方法

如果交换机检测到MAC地址漂移时，只阻塞发生漂移的MAC地址，而不是将整个接口进行阻塞，便可解决上述问题。

8. 在vlan配置视图下执行loop-detect eth-loop block-mac block-time 10 retry-times 2命令（HW）可以实现发生MAC地址漂移时，只会阻塞发生漂移的MAC地址。当攻击者PC3连接到网络中时，SW将检测到5489-982d-2525这个MAC地址发生漂移，便会将漂移的MAC地址阻塞，此时如果GE0/0/2接口下连接着其他合法的PC(例如PC2)，这些合法的PC的通信是不会受到影响的。

9. 当SW第一次检测到GE0/0/2接口出现5489-982d-2525这个MAC地址的漂移现象时，SW2将该MAC地址阻塞，于此同时它将产生如下告警:
   
   
May 11 2020 18:34:49-08:00 SW L2IFPPI/4/MFLPMABLOCK:0ID 1.3.6.1.4.1.2018.5.25.160.3.9 Loop exists in vlan 10, Mac Address 5489-982d-2525 blocked, block-time is 10, the former Interface GigabitEthernet0/0/1, the latter Interface GigabitEthernet0/0/2, for mac-flapping.


需要注意的是，由于交换机将5489-982d-2525这个MAC地址阻塞，因此拥有该MAC地址的合法PC ( PC1)以及攻击者PC3都无法使用该MAC地址进行通信。在交换机上使用display loop-detect eth-loop命令，可以看到如下输出:

10s之后，SW将该MAC地址解除阻塞，该MAC地址进入20s的观察期。

如果此时SW再次检测到该MAC地址发生了漂移，则将再次阻塞该MAC地址。

再经过10s后，该MAC地址被放开，并进入20s的观察期，因为此时“Leave times”己经为0，当SW再次检测到该MAC地址发生漂移时，便彻底阻塞该MAC地址。

被永久阻塞的MAC地址是无法自动恢复的，只能通过命令reset loop-detect eth-loop来解除。

配置全局MAC地址漂移检测

在系统视图下，命令mac-address flapping detection（HW），配置支持全局MAC地址漂移检测（缺省情况下，该功能已使能），交换机便会对设备上的所有VLAN进行MAC地址漂移检测。

示例

全局MAC地址漂移检测

1. 在设备上开启全局MAC地址漂移检测功能。
2. 如下图所示的网络中，当攻击者PC2出现在网络中并开始向交换机发送数据时，交换机之所以能够检测到GE0/0/1及GE0/0/2接口之间发生MAC地址漂移，是因为交换机已经缺省开启了全局MAC地址漂移检测功能。

3. 当交换机检测到MAC漂移现象发生后，会弹出如下告警:
   
   
May 11 2020 11:35:08-08:00 SW L2IFPPI/4/MFLPVLANALARM:0ID 1.3.6.1.4.1.2018.5.25.160.3.7 MAC move detected VlanId=1, MacAddress=5489-98cb-2b12, Original-Port=GE0/0/1, Flapping port=GE0/0/2. Please check the network accessed to flapping port.


4. 使用display mac-address flapping record命令，可以查看MAC地址漂移的历史记录:
   
   

从2020-07-11 11:35:50开始到2020-07-11 11:38:03结束的MAC地址漂移记录中，5489-98cb-2bf2这个MAC地址在GE0/0/1及GE0/0/2接口之间发生了漂移，而且漂移的次数达1089次之多。

MAC地址漂移检测的VLAN白名单

问题背景

• 当交换机开启了全局MAC漂移检测，那么交换机将对本机所有VLAN进行MAC地址漂移检测。
• 如下图所示的网络拓扑中，Server是双网卡，它们都通过网线连接到交换机SW。
• Server在这两张网卡上部署了负载分担模式的网卡绑定，即将Eth1及Eth2捆绑成一个逻辑接口，并且将外出的流量在Eth1及Eth2这两个物理接口上进行负载分担。
• 由于Eth1及Eth2被捆绑成一个逻辑接口，当Server发出这些流量时，都会使用相同的源MAC地址，因此当SW收到这些流量时，便会检测到GE0/0/1及GE0/0/2接口上发生MAC地址漂移，但是实际上，这种现象对网络而言是无害的，因为网络中并不存在二层环路。
  
  

解决方法1

1. 在上述场景中，在VLAN10内检测MAC地址漂移是没有必要的，因此可以将VLAN10添加到MAC地址漂移检测的白名单中，从而不对VLAN10进行检测。
2. 在系统视图下，命令mac-address flapping detection exclude vlan 10（HW），配置该命令，可以将VLAN10添加到MAC地址漂移检测的白名单中，从而不对VLAN10进行检测。

解决方法2

3. 在交换机上将GE0/0/1及GE0/0/2接口进行聚合，即GE0/0/1及GE0/0/2被捆绑成一个逻辑接口，
4. 当Server发送的数据在哪一个接口上到达，交换机都统统认为是在聚合接口上（虚拟接口上）到达的，因此不存在MAC地址迁移或漂移的现象。

指定VLAN中MAC地址漂移检测的安全级别

• 短时间内，交换机在属于同一个vlan的不同接口学习到少量相同的MAC地址，属于正常现象，这叫做MAC地址的迁移。
• 短时间内，发生大量的MAC地址的迁移，属于不正常的现象，这叫做MAC地址漂移。
• 当交换机开启全局MAC地址检测时，交换机为所有VLAN缺省设置的MAC地址漂移检测的安全级别是middle，也即当检测到MAC地址发生10次迁移后，便认为该MAC地址发生了漂移，于是上报告警。
• 交换机支持三种安全级别的设定（HW）：
  
  （1）高( High): MAC地址发生3次迁移后，即认为发生了MAC地址漂移。
  
  （2）中(Middle): MAC地址发生10次迁移后，即认为发生了MAC地址漂移。
  
  （3）低(Low): MAC地址发生50次迁移后，即认为发生了MAC地址漂移。

配置发生漂移后接口的处理动作及优先级

1. 在开启全局MAC地址漂移检测后，如果交换机检测到MAC地址漂移，在缺省情况下，它只是简单地上报告警，并不会采取其他动作。
2. 当在接口上配置发生漂移后，可以配置交换机处理动作及优先级。
3. 如下图所示的网络拓扑中，SW1、SW2、SW3构成一个三角形的二层环路，如果网络设备并未运行解决二层环路的协议或使用相关技术，那么一旦网络中的PC开始发送数据，就极有可能产生广播风暴并引发MAC地址漂移。
4. 交换机检测到MAC地址漂移之后，执行的动作有两种：

• mac-address flapping action error-down，检测到MAC地址漂移之后，上报告警信息，同时将接口状态设置成error-down（不在转发报文）。
• mac-address flapping action quit-vlan，检测到MAC地址之后，上报告警信息，通过将检测到MAC地址漂移的接口退出当前所属的vlan。

5. 以交换机SW1为例，在GE0/0/2、GE0/0/3接口的配置模式下，配置mac-address flapping action error-down命令（HW），可以配置该接口发生MAC漂移后的处理动作是error-down（被阻塞，不再转发数据）

6. 当交换机SW1检测到GE0/0/2、GE0/0/3发生MAC地址漂移之后，执行动作为error-down，GE0/0/2或者GE0/0/3将被置为Error-Down，不再转发数据，如此一来，该接口相当于被阻塞，于是网络中的二层环路也就被打破了。同时，交换机SW1也会上报告警信息：
   
   
May 11 2020 14:29:32+08:00 SWl %%01ERRDOWN/4/ERRDOWN_DOWNNOTIFY(1)[14]:Notify interface to change status to error-down.(InterfaceName=GigabitEthernet0/0/3, Cause=mac-address-flapping)


7. 在SW1上使用display mac-address flapping record命令也能查看到相应的变化：
   
   

从上述输出信息可以看到，GE0/0/3接口被设置了“D”标记，这意味着该接口己经被置为Error-Down状态。使用display interface GigabitEthernet 0/0/3命令，也可以进一步确认该接口当前的状态:

8. 假设将接口检测到发生MAC地址漂移后的处理动作设置为quit-vlan(离开VLAN):

• 当交换机SW1检测到GE0/0/2、GE0/0/3发生MAC地址漂移之后，执行动作为quit-vlan，GE0/0/2或者GE0/0/3将退出vlan 10，从而使得VLAN 10的流量在网络中不会存在二层环路，
• 此时在交换机上还能看到如下告警:
  
May 11 2020 14:54:23+08:00 SW1 L2IFPPI/4/MFLPQUITVLANALARML:OID 1.3.6.1.4.1.2018.5.25.160.3.11 (vlan=10) lnterface GE0/0/3 leaved from vlan 10 because mac move detected.


9. 在SW1上使用display mac-address flapping record命令也能查看到相应的变化:
   
   

10. 在接口的配置视图中除了能配置发生MAC地址漂移后的处理动作，还能配置发生MAC地址漂移时接口动作的优先级。

• 缺省时，接口的优先级为127，可以使用mac-address flapping action priority priority命令（HW）可以修改该值，值越大，优先级越高。
• 当交换机检测到两个或者两个以上的接口发生MAC地址漂移并且接口都配置了处理动作时：
  
  （1）它将把优先级最低的接口关闭或退出VLAN，
  
  （2）如果这些接口的优先级都相等，那么漂移后接口将执行相应的动作，如果漂移后的接口并没有配置mac-address flapping action，那么漂移前接口执行动作。
  
  （3）需要注意的是，接口优先级只在相同的动作间发挥作用，例如两个接口都将mac-address flapping action设置为error-down，那次优先级将在二者间发挥作用，而如果两个接口中，一个配置了error-down，另一个配置了quit- vlan，那么一旦发生MAC地址漂移，无论这两个接口的优先级如何，它们都将执行各自所配置的动作。

恢复被惩罚接口

• 缺省时，如果接口由于发生了MAC地址漂移从而被设置为Error-Down，是不会自动恢复的，此时需要在接口配置视图下先执行shutdown命令，再执行undo shutdown命令，从而将接口恢复到正常工作的状态。
• 此外，也可以在接口配置视图下执行restart命令重启接口。
• 如果希望处于Error=Down的接口能够自动恢复，那么可以在系统视图下配置如下命令：error-down auto-recovery cause mac-address-flapping interval 30（HW），当发生MAC地址漂移从而被设置为error-down的接口在延迟30s后自动恢复为UP。
• 如果接口由于发生了MAC地址漂移，从而被设置为离开VLAN，缺省时，接口可以自动恢复，延迟时间为10 min，也可以在系统视图下使用mac-address flapping quit-vlan recover-time time-value命令（HW）修改该时间。