Impacto de la formación de loops en la capa de enlace de datos

Los loops se generan cuando se usan dispositivos de interconexión como bridges y routers con el fin de generar varias rutas alternativas hacia un único dispositivo o segmento de red.  

Los siguientes son algunos de los fenómenos y consecuencias más comunes cuando hay loops en la capa de enlace de datos:

Tormentas broadcast

Los dispositivos de interconexión emiten tramas  broadcast y multicast por tiempo indefinido, cuando muchas tramas se encuentran atrapadas en un loop, se presenta un aumento considerable de tráfico y una disminución del rendimiento de la red. 

Ethernet blossoms with bus, star, mesh technology. By Kevin Burak and Roland Gendreau

 
La ausencia de campos TTL (Time To Live) en la capa 2, en contraste con la capa 3,  genera un consumo adicional del ancho del banda utilizado, por lo tanto, el tráfico legítimo no dispone de suficiente ancho de banda, en muchos casos la red se satura tanto que no está en condiciones de transmitir de datos.   

La solución es dividir la red con un router para evitar este tipo de reenvío indefinido o permitir la existencia de enlaces físicos redundantes pero creando una topología lógica libre de loops con STP, ya que este protocolo permite una sola trayectoria activa entre dos dispositivos de red, esto evita los bucles pero manteniendo las rutas redundantes como reserva, para activarlos en caso de que el camino principal falle.

Inestabilidad en la tabla de direcciones MAC: 

El switch registra las direcciones MAC aprendidas y mapea también sus puertos relacionados en una tabla dinámica. Si no hay tramas provenientes de dichas direcciones en un lapso de 300 segundos, la tabla elimina la dirección MAC. En el caso de presentarse un loop, la trama puede alcanzar una dirección MAC por diferentes puertos, y el switch no puede definir a dónde enviar la trama recibida.

Retransmisión de múltiples tramas

Una misma trama puede ser transmitida desde diferentes puertos, el receptor obtiene entonces múltiples copias de la misma trama repetida, esto también genera la saturación de trafico. Las tramas broadcast no son las únicas afectados por los loops, las tramas unicast enviadas a una red con loops pueden generar tramas duplicadas que llegan al dispositivo de destino.

Si tienes información adicional sobre este tema, tus comentarios o links de referencia serán bienvenidos.