《網(wǎng)絡(luò)故障診斷》課件第6章

6.1網(wǎng)卡6.2交換機與集線器

6.3小結(jié)

第6章數(shù)據(jù)鏈路層故障診斷6.1網(wǎng)卡

計算機與外界局域網(wǎng)的連接是通過網(wǎng)絡(luò)適配器實現(xiàn)的。網(wǎng)絡(luò)適配器又稱為網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC，NetworkInterfaceCard)，簡稱網(wǎng)卡，如圖6-1所示。圖6-1網(wǎng)卡隨著集成度的不斷提高，網(wǎng)卡上芯片的個數(shù)不斷減少，雖然現(xiàn)在各廠家生產(chǎn)的網(wǎng)卡種類繁多，但其功能大同小異。網(wǎng)卡的主要功能有以下三個：

(1)數(shù)據(jù)的封裝與解封：發(fā)送時將上一層交下來的數(shù)據(jù)加上首部和尾部，成為以太網(wǎng)的幀；接收時將以太網(wǎng)的幀剝?nèi)ナ撞亢臀膊?，然后送交上一層?/p>

(2)鏈路管理：主要是CSMA/CD協(xié)議的實現(xiàn)。

(3)編碼與譯碼：即曼徹斯特編碼與譯碼。可被遠程喚醒的計算機對硬件有一定的要求，主要表現(xiàn)在網(wǎng)卡、主板和電源上：

1.網(wǎng)卡能否實現(xiàn)遠程喚醒，其中最主要的一個部件就是支持WOL的網(wǎng)卡。遠端被喚醒計算機的網(wǎng)卡必須支持WOL，而用于喚醒其他計算機的網(wǎng)卡則不必支持WOL。另外，當(dāng)一臺計算機中安裝有多塊網(wǎng)卡時，只將其中的一塊設(shè)置為可遠程喚醒。

2.主板主板也必需支持遠程喚醒，可通過查看CMOS的“PowerManagementSetup”菜單中是否擁有“WakeonLAN”項而確認。另外，支持遠程喚醒的主板上通常都擁有一個專門的3芯插座，以給網(wǎng)卡供電(PCI2.1標(biāo)準(zhǔn))?，F(xiàn)在的主板通常支持PCI2.2標(biāo)準(zhǔn)，可以直接通過PCI插槽向網(wǎng)卡提供+3.3VStandby電源，即使不連接WOL電源線也一樣能夠?qū)崿F(xiàn)遠程喚醒，因此，可能不再提供3芯插座。主板是否支持PCI2.2標(biāo)準(zhǔn)，可通過查看CMOS的“PowerManagementSetup”菜單，看是否擁有“WakeonPCICard”項。

3.電源欲實現(xiàn)遠程喚醒，計算機安裝的必須是符合ATX2.01標(biāo)準(zhǔn)的ATX電源，+5VStandby電流至少應(yīng)在600mA以上。

6.1.2網(wǎng)卡常見故障診斷

1.網(wǎng)絡(luò)連通性故障將計算機連接至網(wǎng)絡(luò)，無法在“網(wǎng)上鄰居”中看到其他計算機，也無法ping通任何計算機，只能看到并ping通自己。檢查該計算機網(wǎng)卡時，LED指示燈熄滅。在使用網(wǎng)卡指示燈判斷連通性時，一定要注意先將集線器或交換機的電源打開，保證它們處于正常運行狀態(tài)。

10/100Mb/s網(wǎng)卡通常都有3個LED指示燈。但是，不同品牌的網(wǎng)卡，其指示燈所代表的意義有所不同。例如，Accton10270分別表示當(dāng)前的連接速率(Link/10Mb/s或Link/

100Mb/s)指示燈和是否正在通信(ACT)指示燈，而D-Link530TX則分別表示連接速率(100Mb/s)指示燈、是否正在通信(Link)指示燈和全雙工狀態(tài)(FULL)指示燈。當(dāng)相應(yīng)的指示燈亮?xí)r，即表示處于該狀態(tài)下。

2.無法給無盤站安裝網(wǎng)卡在采用聯(lián)想逐日1000計算機作無盤站時，無法安裝EN1688網(wǎng)卡。經(jīng)過檢查，該批計算機使用GA-6LA7或QDILEGEND7主板。有些網(wǎng)卡的BOOTROM缺省的起始地址為C800H，容易與AGP顯卡等部件所占用的地址資源產(chǎn)生沖突而導(dǎo)致安裝失敗。需要修改網(wǎng)卡的BOOTROM默認起始地址和其他資源占用。建議將網(wǎng)卡設(shè)置為：中斷3，I/O300H，BOOTROM地址為D800H，并在Setup中把A驅(qū)打開。實踐表明，DE220P、EN1688等網(wǎng)卡均可正常無盤使用

3.網(wǎng)卡導(dǎo)致死機在有些計算機上，安裝網(wǎng)卡后經(jīng)常死機。網(wǎng)卡的安裝與P&P開關(guān)有關(guān)。當(dāng)把網(wǎng)卡的P&P功能打開后計算機配置過程中會出現(xiàn)死機，這種現(xiàn)象只發(fā)生在部分計算機上。將P&P開關(guān)關(guān)掉，手工加入(或者先進入安全模式，后手工加入網(wǎng)卡，再重新正常引導(dǎo))，系統(tǒng)則可以正常識別。

4.網(wǎng)絡(luò)連接不穩(wěn)定在網(wǎng)卡工作正常的情況下，網(wǎng)卡的指示燈是長亮的，而在傳輸數(shù)據(jù)時，會快速地閃爍。如果出現(xiàn)時暗時明，且網(wǎng)絡(luò)連接總是不通的情況，最可能的原因就是網(wǎng)卡和PCI插槽接觸不良。頻繁將網(wǎng)線從網(wǎng)卡中插入或拔出，都有可能使網(wǎng)卡與插槽的位置出現(xiàn)偏離，導(dǎo)致插槽無法緊密地固定網(wǎng)卡。此外，環(huán)境溫度的變化、操作計算機時發(fā)出的各種振動，都有可能導(dǎo)致網(wǎng)卡松動現(xiàn)象發(fā)生。一旦網(wǎng)卡有松動現(xiàn)象發(fā)生，網(wǎng)絡(luò)連接肯定會時斷時續(xù)，甚至無任何反應(yīng)。

5.驅(qū)動程序出現(xiàn)故障是否正確安裝網(wǎng)卡驅(qū)動程序，直接影響著網(wǎng)卡性能。而網(wǎng)卡驅(qū)動程序的最新版本可能會包含更多的網(wǎng)絡(luò)連接功能，能更準(zhǔn)確、高效地將網(wǎng)絡(luò)性能發(fā)揮出來。因此，應(yīng)該及時從網(wǎng)上下載最新的網(wǎng)卡驅(qū)動程序，同時確保下載的驅(qū)動程序與網(wǎng)卡型號一致，盡量不用相近的網(wǎng)卡驅(qū)動程序來代替。

6.?IRQ中斷引起故障現(xiàn)在PCI網(wǎng)卡均支持即插即用，在安裝驅(qū)動時會自動分配中斷(IRQ)資源。如果預(yù)定的IRQ資源被聲卡、Modem、顯卡等設(shè)備占用，而系統(tǒng)又不能給網(wǎng)卡重新指定另外的IRQ資源，就會發(fā)生設(shè)備沖突，導(dǎo)致設(shè)備不能使用。如RealtekRT8029PCIEthernet網(wǎng)卡就容易和顯卡發(fā)生沖突(均使用IRQ10)。解決方法很簡單，我們可以查找一下主板說明書中對PCI插槽優(yōu)先級部分的說明，將沖突的設(shè)備更換到優(yōu)先級更高的PCI插槽上(一般來說，越靠近AGP插槽的PCI插槽，優(yōu)先級別就越高)，并進行調(diào)換，直到兩沖突設(shè)備不再沖突為止。這種方法很簡單，但相對來說比較繁瑣。除此之外，我們還可以在網(wǎng)卡的設(shè)備屬性中，手動為網(wǎng)卡重新分配IRQ值：

(1)按Ctrl?+?Pause快捷鍵打開“系統(tǒng)屬性”，再依次單擊“硬件→設(shè)備管理”打開設(shè)備管理器。

(2)在設(shè)備管理器中，展開“網(wǎng)絡(luò)適配器”，雙擊網(wǎng)卡設(shè)備，打開網(wǎng)卡的設(shè)備屬性，并在“資源”選項卡的“資源設(shè)置”列表中選擇“中斷請求”，然后取消“使用自動的設(shè)置”復(fù)選框。

(3)單擊“更改設(shè)置”按鈕，重新為網(wǎng)卡分配一個IRQ值，直到“沖突設(shè)備列表”顯示為“沒有沖突”即可，如圖6-2所示。圖6-2網(wǎng)卡沒有IRQ沖突

7.磁場導(dǎo)致故障網(wǎng)卡與其他電子產(chǎn)品一樣，很容易受到磁場干擾而發(fā)生故障，它需要一個良好的工作環(huán)境。倘若網(wǎng)卡全身遍布灰塵，或在電磁干擾非常嚴(yán)重的環(huán)境下工作時，網(wǎng)卡也有可能出現(xiàn)無法反應(yīng)的故障。因此，網(wǎng)卡和網(wǎng)絡(luò)布線時，就要采用屏蔽性強的網(wǎng)線和網(wǎng)卡設(shè)備。同時，盡可能地避開微波爐、電冰箱、電視機等大功率強磁場設(shè)備，降低網(wǎng)卡發(fā)生故障的概率。當(dāng)然，必須確保網(wǎng)卡工作在干凈、整潔，沒有灰塵的環(huán)境中。

8.?CMOS設(shè)置錯誤使用舊式的ISA網(wǎng)卡可以正常工作，而換為PCI網(wǎng)卡后網(wǎng)絡(luò)時斷時續(xù)，該故障十有八九是由于CMOS配置不當(dāng)造成的。此時，可以按下面的方法，重新設(shè)置CMOS參數(shù)。首先，重新啟動計算機系統(tǒng)，進入CMOS參數(shù)設(shè)置界面，打開“PNP/PCIConfiguration”設(shè)置頁面，檢查其中的“IRQ5”參數(shù)，看設(shè)置是否正確。

9.網(wǎng)絡(luò)參數(shù)是否正常要想讓網(wǎng)卡正常工作，還應(yīng)該仔細檢查一下網(wǎng)卡參數(shù)的設(shè)置是否正確。在設(shè)置網(wǎng)卡參數(shù)時，應(yīng)該先查看TCP/IP協(xié)議是否已經(jīng)安裝，然后再查看IP地址、DNS服務(wù)器、網(wǎng)關(guān)地址等參數(shù)的設(shè)置是否正確。如果希望網(wǎng)卡支持局域網(wǎng)共享傳輸，還必須正確安裝“Microsoft網(wǎng)絡(luò)客戶”以及“文件與打印機共享”。6.2交換機與集線器6.2.1交換機與集線器概述交換機(Switch)是集線器的升級換代產(chǎn)品，從外觀上來看，它與集線器基本上沒有多大區(qū)別，都是帶有多個端口的長方體，如圖6-3所示。交換機是按照通信兩端傳輸信息的需要，用人工或設(shè)備自動完成的方法，把要傳輸?shù)男畔⑺偷椒弦蟮南鄳?yīng)路由上的技術(shù)的統(tǒng)稱。廣義的交換機就是一種在通信系統(tǒng)中完成信息交換功能的設(shè)備。圖6-3交換機交換機與集線器的區(qū)別主要體現(xiàn)在如下幾個方面：

(1)在OSI參考模型中的工作層次不同。交換機和集線器在OSI模型中對應(yīng)的層次就不一樣，集線器是同時工作在第一層(物理層)和第二層(數(shù)據(jù)鏈路層)，而交換機至少是工作在第二層，更高級的交換機可以工作在第三層(網(wǎng)絡(luò)層)和第四層(傳輸層)。

(2)交換機的數(shù)據(jù)傳輸方式不同。集線器的數(shù)據(jù)傳輸方式是廣播方式，而交換機的數(shù)據(jù)傳輸有明確目的性，數(shù)據(jù)只對目的節(jié)點發(fā)送，只是在自己的MAC地址表中找不到的情況下第一次使用廣播方式發(fā)送。在首次發(fā)送之后，因為交換機具有MAC地址學(xué)習(xí)功能，第二次以后就不再是廣播發(fā)送了，又是有目的的發(fā)送。這樣的好處是數(shù)據(jù)傳輸效率提高，不會出現(xiàn)廣播風(fēng)暴，在安全性方面也不會出現(xiàn)其他節(jié)點偵聽的現(xiàn)象。

(3)帶寬占用方式不同。在帶寬占用方面，集線器所有端口是共享集線器的總帶寬，而交換機的每個端口都具有自己的帶寬。這樣，交換機實際上每個端口的帶寬比集線器端口可用帶寬要高許多，也就決定了交換機的傳輸速度比集線器要快許多。

(4)傳輸模式不同。集線器只能采用半雙工方式進行傳輸，因為集線器是共享傳輸介質(zhì)的。這樣，在上行通道上集線器一次只能傳輸一個任務(wù)，要么是接收數(shù)據(jù)，要么是發(fā)送數(shù)據(jù)。而交換機則不一樣，它是采用全雙工方式來傳輸數(shù)據(jù)的，在同一時刻可以同時進行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。這不但使數(shù)據(jù)的傳輸速度大大加快，而且在整個系統(tǒng)的吞吐量方面，交換機比集線器至少要快一倍以上，因為接收和發(fā)送可以同時進行。實際上還遠不止一倍，因為端口帶寬方面，一般交換機比集線器帶寬也要寬許多倍。總之，交換機和集線器是基于MAC地址識別，能完成封裝轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。目前，由于交換機的價格越來越低，所以集線器已經(jīng)基本被淘汰。6.2.2交換機故障診斷方法

在安裝完一臺交換機后，交換機的每個半雙工端口就構(gòu)成了一個沖突域。如果該端口連接了一個集線器，集線器下面連接若干站點，那么沖突域會擴大。但隨著交換產(chǎn)品價格的下跌，現(xiàn)在大多數(shù)新建的網(wǎng)絡(luò)每個交換端口都只連接一個站點。因此，在半雙工連接情況下，沖突域僅針對一個單獨的電纜鏈路。交換機通常是一個獨立廣播域的一部分，包括串聯(lián)或者并聯(lián)的任意數(shù)目的其他交換機。如果使用了OSI模型3層的功能，就可以創(chuàng)建多廣播域，廣播域的數(shù)目與VLAN數(shù)目相等。最極限的情況，如果交換機功能允許，每個端口可以配置為一個獨立的廣播域，可以把這種情況描述為路由到桌面。為每個端口創(chuàng)建一個獨立的廣播域后，故障診斷就會嚴(yán)格受限。但是如果我們把每個端口設(shè)置為一個單獨的廣播域，交換機在轉(zhuǎn)發(fā)流量時，每個端口都需要路由服務(wù)，這會占用交換機CPU的有限資源。在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，對每個單獨的端口進行路由請求和應(yīng)答是非常困難的，我們應(yīng)該避免這樣的配置。不幸的是，這種情況在實際情況中非常常見。網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)服務(wù)器全部在一個子網(wǎng)或者廣播域中，所有的客戶在另外的子網(wǎng)或者廣播域中。在這種情況下，所有的請求都必須路由。如果維護行為限制在一個單獨的服務(wù)器群里，那么考慮把服務(wù)器放進單獨的VLAN里，然后把使用這臺服務(wù)器的用戶放到同一個VLAN。這樣就可以使用2層交換的橋接方式來交換流量，只有很少的請求需要路由。如果服務(wù)器支撐多于一個用戶區(qū)，可以在服務(wù)器上多裝一塊網(wǎng)卡來實現(xiàn)到用戶的2層交換連接?？梢圆扇?種基本方式來透視交換機。每一種方法都不同，都有積極或者消極的一面。類似在網(wǎng)絡(luò)中遇到的其他問題一樣，沒有一個最好的答案。最合適的方案往往取決于手中可以利用到的資源(什么工具可以使用，或者以前安裝過什么工具)，而且使用這些技術(shù)有可能造成服務(wù)中斷。即使把這些方式組合起來，也不能監(jiān)測到所連接的網(wǎng)絡(luò)，在交換環(huán)境中，也不像集線器那樣方便監(jiān)測。我們幾乎不可能看到通過一個交換機的全部流量。大多數(shù)的故障診斷會假設(shè)流量在站點和所連接的服務(wù)器之間，或經(jīng)過故障診斷交換機Uplink口通過。而實際上如果2臺主機直接傳輸信息的話，就不會使用交換機的Uplink口，或者任何其他的端口來交換流量。除非知道具體用到哪個端口，否則是監(jiān)測不到的。舉個例子，如圖6-4所示，一臺服務(wù)器接入一臺交換機。在反映有問題的用戶中，一部分是直接與這臺交換機相連，另外一部分用戶是由這臺交換機的Uplink口從其他路由器或者交換機連接上來的。故障報告是訪問服務(wù)器“慢”，這樣的故障報告對技術(shù)支持工程師來說基本上沒有任何價值。圖6-4最基本的交換機環(huán)境下面介紹交換機故障診斷方法。

1.通過Telnet或者串行口接入服務(wù)器

高級網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支持工程師，或其他知道交換機密碼的人在進行故障診斷時，可以選擇通過Telnet或者交換機的串口登錄，來檢查交換機的配置，如圖6-5所示。圖6-5使用RS-232控制端口交換機配置可以通過上面提到的兩種方法查看，雖然問題不一定是配置引起的。不管問題是操作系統(tǒng)有BUG還是配置不完善，都不能從配置列表中輕易查看出。配置信息在定位交換機是否像預(yù)期的那樣運行方面比較有用，但對故障診斷不一定有效。為了驗證交換機的配置，往往需要綜合使用多種交換機故障診斷方法。

很多交換機都帶有實時的故障診斷工具，因為交換機生產(chǎn)廠家和型號不同，這些故障解決工具的特征也各不相同。但是要使用好這些工具，必須依靠一定的理論知識和實際

經(jīng)驗。

2.連接到一個空閑端口

最簡單的故障診斷方法是在交換機的空閑端口接入一個監(jiān)測工具(如圖6-6所示)，例如協(xié)議分析儀。圖6-6從任意端口監(jiān)測把監(jiān)測工具接入交換機的一個空閑端口，不用中斷服務(wù)就可以查看所屬廣播域。該監(jiān)測工具與廣播域里的其他站點一樣有相同的權(quán)限。不幸的是，交換機(作為一個多端口的橋接設(shè)備)幾乎不轉(zhuǎn)發(fā)流量到監(jiān)測端口。因為橋接設(shè)備就是這樣設(shè)計的，流量只轉(zhuǎn)發(fā)到所屬的目的端口，不會去其他的端口(如圖6-7所示)。協(xié)議分析儀因此幾乎監(jiān)測不到流量。圖6-7交換機在源端口和目的端口之間轉(zhuǎn)發(fā)流量非常少的流量會轉(zhuǎn)到其他端口。站點和服務(wù)器之間可能每秒鐘會轉(zhuǎn)發(fā)幾千幀，但是監(jiān)測端口每分鐘只能看到幾幀。轉(zhuǎn)發(fā)到監(jiān)測端口的流量幾乎全部都是廣播，包含一些零星的目的地址不明的幀。這些零星的幀是由于路由轉(zhuǎn)發(fā)表老化的結(jié)果，經(jīng)常是目的端口不明的幀。一些經(jīng)驗不夠的技術(shù)人員看到這么高的廣播(接近100%)，卻沒有注意到端口利用率很低，就誤判網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)了廣播風(fēng)暴，其實不是。這樣查看交換網(wǎng)絡(luò)幾乎沒有用，因為監(jiān)測工具必須獲取流量。獲得的流量對廣播域的查詢、對網(wǎng)絡(luò)搜索和發(fā)現(xiàn)其他類型問題是很有幫助的，但對解決用戶連接慢的問題并沒有多大的幫助。對大多數(shù)交換機來說，都有一個更好的選擇，可以把需要監(jiān)測的端口流量備份到一個專門的空閑口。這種技術(shù)通常稱為端口鏡像。大多數(shù)交換機廠家都提供備份或鏡像流量的功能，可以把監(jiān)測工具接入交換機一個專門配置過的端口。老的交換機必須指定一個專門的監(jiān)測口作為鏡像口，但現(xiàn)在大多數(shù)新的交換機可以指定任何一個端口作為鏡像口。雖然交換機廠家實現(xiàn)鏡像的方式各不相同，但是有些監(jiān)測選項是基本相同的。值得注意的是，幾乎在所有的情況下，交換機在轉(zhuǎn)發(fā)流量到鏡像口的時候，同時把錯誤都過濾掉了。對于故障診斷來說，這意味著同時過濾掉了有用的信息。此外，實際操作當(dāng)中需要我們通過控制口(交換機的RS-232端口)，或者Telnet進程來配置鏡像。這意味著除了監(jiān)測工具之外，我們通常還需要帶一臺計算機或者終端來對交換機進行配置。鏡像端口經(jīng)常只是一個監(jiān)聽端口，不過很多交換機廠家允許把該端口配置成全雙工的。配置了鏡像口，監(jiān)測工具就可以查看報告連接慢的主機和服務(wù)器之間的實際流量的備份。鏡像口可以只監(jiān)測交換機的任意一個端口，甚至可以是Uplink口，也可以同時監(jiān)測交換機的多個端口。但是同時監(jiān)測的端口很多的話，過高的流量就有可能超過鏡像口的接收能力。監(jiān)測端口的輸出能力是一個很重要的問題。鏡像口可以接收，也可以發(fā)送。在配置的時候，經(jīng)常關(guān)掉了鏡像口發(fā)送的功能。但不管有沒有關(guān)掉鏡像口發(fā)送的功能(不管鏡像口是否是全雙工)，鏡像口的接收能力都是有限制的。如果被監(jiān)測的全雙工端口的速率和鏡像口的一樣，交換機在轉(zhuǎn)發(fā)流量的時候很容易就會丟包，但是交換機不會通知您。

3.在鏈路上接入集線器使用集線器很具有戰(zhàn)略意義。對很多網(wǎng)絡(luò)來說，大多數(shù)發(fā)送和接收的流量都來源于文件服務(wù)器之類的共享設(shè)備。如圖6-8所示，在交換機端口和文件服務(wù)器中間接入一個集線器，再把分析儀接入集線器，實際上就把分析儀和文件服務(wù)器接入了同一個廣播域。使用這種方法，技術(shù)支持人員就可以看到文件服務(wù)器所有進出的流量，幫助技術(shù)支持人員解決一系列的問題，包括用戶登錄失敗、性能低效、連接丟失等。圖6-8使用集線器監(jiān)測交換機端口

4.使用一個監(jiān)測接口盒或者分流器這種方法類似于加了一個共享集線器，不同點是監(jiān)測接口盒(TAP)鏈路只是接收流量，不允許監(jiān)測工具發(fā)出流量。

TAP和分流器這兩個詞有時候可以互換，雖然分流器通常應(yīng)用于光纖鏈路。在光纖鏈路上，分流器會把光在初始路徑和監(jiān)測路徑上進行分光。典型的分光比率包括80∶20、70∶30以及50∶50。以80∶20為例，80%的光通過分光器繼續(xù)傳送到原始路徑，20%的光轉(zhuǎn)發(fā)到監(jiān)測路徑。

5.用S