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1、黎连业计算机网络故障诊断与排除计算机网络故障诊断与排除中科院计算所计算机职业技能培训中心中科院计算所计算机职业技能培训中心 计算机网络故障诊断与排除计算机网络故障诊断与排除讲座教材讲座教材 计算机网络故障诊断与排除计算机网络故障诊断与排除第第 3 3 版版 清华大学清华大学出版社出版社(2016.12)第第3讲：讲：数据链路层故障诊断与排除数据链路层故障诊断与排除本章重点介绍以下内容：w数据链路层概述；w网卡故障诊断与排除；w网桥故障诊断与排除；w交换机故障诊断与排除；w数据链路层故障排除实例。3.1 数据链路层概述数据链路层概述w数据链路层利用物理层提供的服务，与对等层进行以信元为信息单位的
2、通信，它们对其上一层网络提供服务。w数据链路层的功能为：在物理层提供比特流传输服务的基础上，在通信的实体之间建立数据链路连接，传送以帧为单位的数据，通过差错控制，流量控制方法，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。数据链路层在OSI模型中的位置如图3-1所示。3.2 网卡故障诊断与排除网卡故障诊断与排除网卡是LAN的接入设备，是单机与网络间架设的桥梁。它主要完成如下功能：w读入由其他网络设备(路由器、交换机、集线器或其他NIC)传输过来的数据包，经过拆包，将其变成客户机或服务器可以识别的数据，通过主板上的总线将数据传输到所需设备中(CPU、RAM或硬盘驱动器)；w将PC设备(CPU、RAM或
3、硬盘驱动器)发送的数据，打包后输送至其他网络设备中。目前，市面上常见的网卡种类繁多。按所支持的带宽分，有10Mbps网卡、100Mbps网卡、10/100Mbps自适应网卡、1000Mbps网卡和10000Mbps网卡。按总线类型分，有PCI网卡、ISA网卡、EISA网卡及其他总线网卡。由于历史原因，以太网的传输介质并不统一，使网卡的网络接口有些复杂，按传统介质分，以太网可分为粗缆网(AUI接口)、细缆网(BNC接口)及双绞线网(RJ45接口)，网卡相应地分为RJ-45口、IPC口(RJ45+BNC)、TPO口(RJ45)、COMBO口(RJ45+AUI+BNC)和TP口(BNC+AUI)。其
4、中TP口现在已经很少见到。在采购网卡之前应搞清楚自己的网络需要什么接口，以免买回来以后无法使用。一般来讲，10Mbps网卡大多为ISA总线，100Mbps网卡中全部是PCI总线；服务器端的网卡可能有EISA总线或其他总线。众所周知，ISA为16位总线，PCI为32位总线，PCI网卡比ISA网卡的总线多，速度快。w老的网卡上用的都是分离元件，性能不稳定且设置复杂，兼容性差，且主要是采用逐帧处理技术，这种工作方式大大降低了系统的性能。针对这些缺点，后来进行了多方面的改进。例外如，提高了集成度，网卡的稳定性有所增强；采用了标准软件接口；传送方面采用了多帧处理技术，即多帧缓冲技术。发送数据时，网卡在发
5、送前一帧的同时可以接收CPU发来的下一帧数据。同样，网卡在接收端口传来数据的同时，即可向内存发送上一帧数据，但必须是整帧整帧地发送或接收数据，并非完全意义上的并行处理。w最新网卡采用ASIC和最先进的元件，大大提高了性能和集成度。另外，成本也降低了许多。用网卡驱动软件优化传输操作时序，使管道任务的重叠达到最大，延时达到最小。从而得到真正并行机制，使性能平均提高了40%。在并行机制中，传送和接收是可叠加的流水过程，不再是从前的逐帧处理。在发送数据时，不等整帧装入网卡缓冲区即可开始向网络发送数据。在接收时，不等整帧进入网上缓冲区即可开始向系统内存发送数据。w并行处理技术对处理精度和定时要求非常准确
6、，当数据帧还未完全发送完毕时，网卡缓冲区变空就称为下溢，网卡缓冲区里数据已满时，网络接口处又来数据或未传完便称为上溢。在接收端采用动态调整机制，其目的是将数据移入系统内存避免上溢。在接收数据期间，并行机制使用预测中断，即在网卡已确定了帧地址时，CPU就开始处理中断，同时，已收到足够长的字节以预测来帧的数据量。在CPU处理完第一个预测中断时，CPU就开始将数据从网卡缓冲区送到主存，网卡在接收第一数据帧的末字节时，CPU已准备将数据移向内存。3.2.2网卡的类型下面介绍网卡的类别和总线类型。1.网卡的类别从工作方式上来看，网卡大致有5类。(1)主CPU用IN和OUT指令对网卡的I/O端口寻址并交换
7、数据。这种方式完全依靠主CPU实现数据传送。当数据进入网卡缓冲区时，LAN控制器发出中断请求，调用ISR，ISR发出I/O端口的读写请求，主CPU响应中断后将数据帧读入内存。(2)网卡采用共享内存方式，即CPU使用MOV指令直接对内存和网卡缓冲区寻址。接收数据时数据帧先进入网卡缓冲区，ISR发出内存读写请求，CPU响应后将数据从网卡送至系统内存。(3)网卡采用DMA方式，ISR通过CPU对DMA控制器编程，DMA控制器一般在系统板上，有的网卡也内置DMA控制器。DMA控制器收到ISR请求后，向主CPU发出总线HOLD请求，获CPU应答后即向LAN发出DMA应答并接管总线，同时开始网卡缓冲区与内
8、存之间的数据传输。(4)主总线网卡能够裁决系统总线控制权，并对网卡和系统内存寻址，LAN控制器裁决总线控制权后以成组方式将数据传向系统内存，IRQ调用LAN驱动程序ISR，由ISR完成数据帧处理，并同高层协议一起协调接收和发送操作。这种网卡由于有较高的数据传输能力，常常省去了自身的缓冲区。(5)智能网卡中有CPU、RAM、ROM和较大的缓冲区。其I/O系统可独立于主CPU，LAN控制器接收数据后由内置CPU控制所有数据帧的处理，LAN控制器裁决总线控制并将数据成组地在系统内存和网卡缓冲区之间传递。IRQ调用LAN驱动程序ISR，通过ISR完成数据帧处理，并同高层协议一起协调接收和发送操作。一般
9、的网卡占用主机的资源较多，对主CPU的依赖较大，而智能型网卡拥有自己的CPU，可大大增加LAN带宽，同时有独立的I/O子系统，将通道处理移至独立的自身处理器上。100Mbps和1000Mbps高速以太网是由当今最为流行的10Mbps以太网发展而来的，其保留了CSMA/CD协议，从而使得10、100、1000Mbps以太网在带宽上可以方便地连接起来，不需要协议转换。100Mbps和1000Mbps以太网传输速率比传统的10Mbps以太网提高了10100倍，理论上数据吞吐量可达80Mbps8000Mbps。100Mbps和1000Mbps以太网网卡的推出使以太网进入了高速网的行列，基于交换机和共享
10、集线器实现100/1000Mbps共享速度。高性能的网络需要高性能的网卡，由于有了高性能的硬件、软件和算法，以及先进的技术，网卡的性能得到了大大的提高，也使网络用户可以得到更强大、更全面的服务。2.网卡的总线类型从总线类型来看，网卡主要有ISA、EISA、PCMCIA、PCI、MC(MicroChannel，IBM称之为MC)5种类型，其作用分别如下所述。(1)ISA工业标准体系结构ISA卡ISA卡总线作为传送为10Mbps或100Mbps的媒介时，应注意如下几点：wISA总线只有16位宽；wISA总线的工作时钟频率只有8MHz；wISA总线不允许猝发式数据传输；w大多数ISA总线为I/O映射
11、型，从而降低数据传输速度；wISA适配卡具有以下性能特点：w支持8位或者6位ISA插槽；w可利用软件进行配置；w与NE2000兼容；w可编程I/O口或者共享内存操作方式；w支持RPL标准；w支持POST；w加电检测；w全双工(FDX)操作；w安装支持“即插即用”；w利用IBM的LANAID应用程序，安装过程轻松自如；w除支持对称多处理器(SMPs)和所有EISA、微通道或PCI插槽之外，同时带有ISA插槽的个人计算机；w带有RPL可选件。(2)PCI适配卡PCI总线外部设备互联适配卡不仅具有32位或64位总线主控器，性能卓越，而且可以在UTP或AUI介质上，以高达10Mbps的速度进行操作。该
12、适配卡具有以下性能特点：w性能优良，具有32位或64位总线主控器；w全双工(FDX)操作；w安装支持“即插即用”；w配有外部状态LED，用来显示链路(Link)和活动(Activity)状态；w带有RPL可选件；w支持POST。100/10MbpsPCI以太网适配卡可以采用全双工(FDX)或半双工(HDX)工作方式，运行速率为100Mbps或10Mbps(可选)。该适配卡符合IEEE802.3的高速以太网规程，可以操作于共享式或交换式以太网两种方式。其具有以下性能特点：w目前支持10Mbps速率，将来可以支持100Mbps速率，以适应网络不断发展的需求；w对现有网络无需作大幅度改动，即可通过数
13、种途径来改善网络性能；w利用单个RJ-45接头即可连接到速率为10Mbps或100Mbps的网络；w支持SMPs。(3)专为便携机设计的PCMCIA适配卡PC存储器接口卡PCMCIA对于遵循PCMCIARelease2.0的便携机，IBM还提供以太网信用卡型适配卡型(用于10BASE-T或10BASE2)。该适配卡与IEEE802.3/EthernetVersion2.0网络兼容。另外，同一块以太网信用卡型适配卡，既可以连接10BASE-T缆线，也可以连接10BASE2缆线。这样就可以为那些需要使用两种网络的用户，提供一个经济有效的解决方案。(4)专为微通道(MCA)系统设计的MC适配卡w对于
14、那些基于微通道体系结构的系统，IBM提供3种以太网适配卡以供选择，IBMLANAdapter/AuforEthernet便是其中之一。它是一种客户机适配卡，支持16位或32位。该适配卡配有接头，用于将微通道系统与所有的以太网配线系统相连。它还具有以下性能特性：w共享内存操作方式；w支持RPL标准；w支持POST.(5)EISA卡EISA卡是为服务器和高性能工作站提供的一种32位总线主控器适配卡。它能够减少发送和接收数据所需的主机CPU时钟数，增加以太网的数据吞吐量，从而极大地提高了网络性能。可以使用10BASE-T、10BASE2或AUI3种介质来接入网络。3.网卡接口的传输介质w网卡与网络进
15、行连接是通过传输介质连接的。不同的网卡接口传输介质适用于不同的网络类型。目前常见的网卡接口主要有RJ-45接口、细同轴电缆BNC接口、粗同轴电AUI接口、光纤接口等。而且有的网卡为了适用于更广泛的应用环境，提供了两种或多种类型的接口，如有的网卡会同时提供RJ-45、BNC接口或AUI接口。wBNC接口、AUI接口目前很少见。w。4.网卡状态指示灯w网卡在工作正常的情况下，网卡的指示灯是长亮的(而在传输数据时，会快速地闪烁)。当网卡没有指示灯被点亮时，表明计算机与网络设备之间没有建立正常连接，物理链路有故障发生。w无论是SC光纤端口还是RJ-45端口，每个端口都有一个LED指示灯用于指示该端口是
16、否处于工作状态，即连接至该端口的计算机或网络设备是否处于工作状态、连通性是否完好。无论该端口所连接的设备处于关机状态，还是链路的连通性有问题，都会导致相应端口的LED指示灯熄灭。w随着计算机网络的不断普及，为了进一步计算机的提高性价比，现在越来越多的主板集成了网卡，不同品牌集成的网卡，其指示灯所代表的意义有所不同。w例如：1）Intel的Pro/100网卡指示灯w通常情况下，Pro/100集成网卡只有两个指示灯，黄色指示灯用于表明连接是否正常，绿色指示灯则表示计算机主板是否已经供电，正处于待机状态。因此，当计算机正常连接至交换机时，即使处于计算机处于待机状态（绿色灯被点亮），黄色指示灯也应当被
17、点亮，否则，就表示发生了连通性故障。2）Pro/1000MT网卡指示灯wPro/1000MT网卡指示灯通常有4个，分别用于表示连接状态（Link指示灯）、数据传输状态（ACT指示灯）和连接速率。当正常连接时，Link指示灯呈绿色，有数据传输时，ACT指示灯不停闪烁。当连接速率为10Mbps时，速率指示灯熄灭；w连接速率为100Mbps时，速率指示灯呈绿色；连接速率为1000Mbps时，速率指示灯呈黄色。如果Link指示灯未被点亮，表明连接有故障。w网卡和网络设备借助于指示灯，能非常容易地进行故障判断，并解决一些简单的连通性故障。w以CiscoCatalyst2950/3550系列交换机为例，介
18、绍下LED指示灯的含义。1）SYSTEMLED指示灯wSYSTEMLED指示灯用于显示系统加电情况，指示灯含义如表3-1所示。w表3-1SYSTEMLED指示灯含义w颜色系统状态w灭系统未加电w绿色系统正常运行w琥珀色系统虽然加电，但电源有问题2）在不同模式下，LED指示灯的颜色含义是有所不同的，不同颜色的指示灯含义如表3-2所示。w表3-2在不同模式下LED指示灯含义颜色系统状态灭系统未加电绿色系统正常运行琥珀色系统虽然加电，但电源有问题表3-1SYSTEMLED指示灯含义3.2.3网卡的故障诊断与排除网卡的故障主要有两类，即软故障和硬故障。硬故障即硬件本身损坏，一般来说需要更换硬件。软故障
19、即指网卡硬件本身并没有坏，通过升级软件或修改设置仍然可以正常使用。网卡的软故障，主要包括网卡被误禁用、驱动程序未正确安装、网卡与系统中其他设备在中断或I/O地址上有冲突、网卡所设中断与自身中断不同、网络协议未安装以及病毒影响等。1.故障现象1：上不了网解决方法：（1)检查网卡LED灯状态.如果网卡的LED不亮，测试网线，检查RJ45端口铜线是否弯曲、折断，确认网线和其他设备是否有问题。注意：使用IntelKennerithNIC82562ET10/100集成网卡，在网络10Mbps时链路指示灯是不亮的。Windows2K/XP/2003，如果是网线连接问题，系统托盘会有一个红色的打叉表明网线未
20、插好。如果LED正常的话，检查设备管理器中驱动程序是否正确加载，如果网卡在设备管理器中有黄色感叹号，检查设备资源和驱动程序。如果驱动正常，检查网络协议和服务是否正常，可与其他机器做比较。(2)用ping命令ping网卡本身的IP地址。如果正常就说明当前的网卡安装正确，而且驱动程序本身工作正常，网卡也不存在与其他设备发生冲突的可能。(3)如果ping网中其他计算机的IP地址时不通，则可能是其他计算机当前没有开机或网络连线有问题。(4)如果这些原因都被排除了，那么很有可能就是网卡和网络协议没有安装好。这时可以将网络适配器在系统配置中删除，然后重新启动计算机，系统就会检测到新硬件的存在，并自动寻找驱
21、动程序再进行安装，这样就可解决上不了网的问题。(5)网卡硬件损坏，或者网卡质量不过关。(6)网线、跳线或插座故障。(7)UPS电源故障。2.故障现象2：在Windows98的“网上邻居”中找不到域及服务器，但可找到其他的工作站这个问题产生的原因是登录的连接速度设置不对。解决该问题的操作步骤如下：(1)在“开始”菜单中选择“设置”，进入到“控制面板”中。(2)在“控制面板”中找到“网络”图标，双击进入“网络”窗口。(3)在“网络”窗口中找到“网络用户”，选择“属性”。(4)在“属性”窗口的“网络登录选项”中，选择“快速登录”即可。3.故障现象3：在“网上邻居”中浏览时经常只能找到本机的机器名，但
22、无法通过网络查找到其他的计算机（1）这种情况说明机器的网卡没有问题，可能的原因是：添加的协议不全；没有在启动时正确地登录网络；检查这台计算机的网络配置；检查这台计算机上的网卡设置与其他资源是否有冲突。（2）网上邻居互访的基本条件：1)双方计算机打开，且设置了网络共享资源；2)双方的计算机添加了Microsoft网络文件和打印共享服务；3)双方都正确设置了网内IP地址，且必须在一个网段中；4)双方的计算机中都关闭了防火墙，或者防火墙策略中没有阻止网上邻居访问的策略。（3）Windows98/2000/XP/2003访问XP的用户验证问题1）默认情况下，XP的本地安全策略禁止Guest用户从网络访
23、问2）默认情况下，XP的本地空密码用户只能进行控制台登陆是启用的，也就是说，空密码的任何帐户都不能从网络访问只能本地登陆。原因：Win2000/XP中存在安全策略限制。4.故障现象4：安装网卡后，开机速度比以前慢解决方法：（1）检查网卡链路指示灯状态及颜色。网络速度慢一般是由于网络环境引起的。检查网线和相关的连接设备。（2）设置网卡的TCP/IP地址打开“我的电脑”“控制面板”“网络”“TCP/IP协议”“属性”“IP地址”，把地址设置在下面的范围之内：1000010255255255172160017231255255192168001921682552555.故障现象5：网卡已正常工作，但
24、不能和外界进行通信w这种故障现象不容易发现其原因，因为系统无任何错误的提示信息。解决方法：w检查网络线路有没有问题。w检查网卡的资源部分(检查中断号，输入/输出范围为0300031F)。w检查设备端口(检查中断号是否被占用，如果已被占用，则和网卡中断号发生冲突)。6.故障现象6：即插即用的网卡和计算机的其他设备发生资源冲突,计算机不会现提示w即插即用的网卡可能与其他设备发生资源冲突的网卡有：(1)NE2000兼容网卡和COM2有冲突，都使用IRQ3；(2)RealtekRT8029PCIEthernet网卡容易和显卡发生冲突。为了解决(1)(2)的冲突，可进行如下设置：首先在设置窗口中将COM
25、2屏蔽，并强行将网卡中断设为3。(3)PCI接口的网卡和显卡发生冲突时，可以采用不分配IRQ给显卡的办法来解决，就是将CMOS中的AssignIRQforVGA一项设置为“Disable”。7.故障现象7：网卡出现无反应的现象可能的原因和解决方法：(1)网卡是否松动网卡松动现象的发生，网络连接会时断时续，甚至无任何反应。此时，检查网卡指示灯，看它是否处于闪烁状态。如果指示灯不亮，必须打开机箱，从插槽中拔出网卡，然后换一个新的插槽，重新插入网卡，并确保网卡与主板插槽紧密结合。(2)驱动程序是否更新网卡的驱动程序是否与网卡型号一致？尽量不用相近的网卡驱动程序来代替。(3)CMOS设置是否正确设置C
26、MOS参数：重新启动计算机系统，进入CMOS参数设置界面，打开“PNP/PCIConfiguration”设置页面，检查其中的“IRQ5”参数，看设置是否正确。此时，可将“IRQ5”参数重新修改为“PCI/ISAPnP”，最后保存好参数，重新启动系统。(4)网络参数是否正常检查一下网卡参数是否设置正确。在设置网卡参数时，应该先看看TCP/IP协议是否已经安装，然后再看看IP地址、DNS服务器、网关地址等参数是否设置正确。(5)网线的线序是否正确除了上述几点可能会引起网卡发生故障外，网线的连接与网卡的工作环境也是不能忽视的。在制作网线时，不能忽视网线的线序(568A还是568B)。（6）根据不同
27、的网卡型号安装对应的诊断程序3COMNICdoctor(3COM系列网卡)或者BroadcomAdvancedControlSuite（Broadcom系列网卡）或者IntelPROSetII（Intel系列网卡）对相应的网卡进行诊断。8.故障现象8：网卡的信号指示灯不亮解决方法：网卡的信号指示灯不亮一般是由网络的软件故障引起的。(1)检查网卡设置(2)检查一下网卡驱动程序是否正常安装。(3)检查网络协议打开”控制面板-网络-配置”选项，查看已安装的网络协议，必须配置以下各项：NetBEUI协议和TCP/IP协议，Microsoft友好登录，拨号网络适配器。如果以上各项都存在，重点检查TCP/
28、IP是否设置正确。在TCP/IP属性中要确保每一台电脑都有唯一的IP地址，将子网掩码统一设置为，网关要设为代理服务器的IP地址（如）。另外必须注意主机名在局域网内也应该是唯一的。最后用ping命令来检验一下网卡能否正常工作。9.故障现象9：网络连接不稳定w在网卡工作正常的情况下，网卡的指示灯是长亮的(而在传输数据时，会快速地闪烁)。如果出现时暗时明，且网络连接老是不通的情况，最可能的原因就是网卡和PCI插槽接触不良。此外，灰尘多、网卡被氧化，网线接头(如水晶头损坏)也会造成此类障。w解决方法：(1)检查网卡和PCI插槽接触是否不良。(2)检查网卡是否被氧化。(3)检查网线接头是否损坏(如水晶头
29、损坏)。10故障现象10：协议故障w协议故障的表现:(1)电脑无法接入局域网；(2)电脑在“网上邻居”中既看不到自己，也无法在网络中访问其他电脑；(3)电脑在“网上邻居”中能看到自己和其他成员，但无法访问其他电脑。w故障原因：(1)网卡安装错误；(2)协议未安装：实现局域网通信，需安装NetBEUI协议(3)协议配置不正确：wTCP/IP协议涉及到的基本参数有四个，包括IP地址、子网掩码、DNS、网关，任何一个设置错误，都会导致故障发生。w排除方法：当电脑出现以上协议故障现象时，应当按照以下步骤进行故障的位：(1)使用ping命令，在MS-DOS方式下ping本地的IP地址，检查网卡和IP网络
30、协议是否安装完好。1）如果无法ping通，说明TCP/IP协议有问题。这时可以在电脑的“控制面板”的“系统”中，查看网卡是否已经安装或是否出错。如果在系统中的硬件列表中没有发现网络适配器，或网络适配器前方有一个黄色的“！”，说明网卡未安装正确。需将未知设备或带有黄色的“！”网络适配器删除，刷新后，重新安装网卡。并为该网卡正确安装和配置网络协议，然后进行应用测试。2）如果网卡无法正确安装，说明网卡可能损坏，必须换一块网卡重试。w如果网卡安装正确则原因是协议未安装或未安装正确，可在“控制面板”的“网络”属性中将网卡的TCP/IP协议重新安装并配置；(2)检查电脑是否安装TCP/IP和NetBEUI
31、协议，如果没有，建议安装这两个协议，并把TCP/IP参数配置好，然后重新启动电脑，并再次测试。11故障现象11：配置故障w配置故障的表现：配置错误也是导致故障发生的重要原因之一。w故障原因：w用PING命令都正常，但无法进行上网浏览。w排除方法：(1)在“控制面板”的“网络”属性中，查看TCP/IP的配置，指定IP地址必须配在以太网网卡的TCP/IP协议上，拨号网络适配器的IP地址应是自动获取。完成后重新启动电脑，测试网络运行状态；(2)在MS-DOS方式下运行WINIPCFG命令，查看网关是否设置正确；(3)核查IP地址A、B、C、D的D是否为有效值；(4)在MS-DOS方式下运行WINIP
32、CFG命令，查看DNS是否设置正确。12故障现象12：网卡不能被检测到w故障原因：（1）对于集成网卡，要检测BIOS是否关闭了NIC(Off)。老版本的BIOS，在Integrateddevice选项下面NetworkInterfaceController应当设置为ON；对于新版本BIOS，在OnboardDevices选项下，IntegratedNIC设置为On。（2)对于PCI网卡，要重新插拔或更换到其它槽位。wWin95/98/Me/2000/XP等系统可以自动找到网卡，如果自动到找不到，网卡坏的可能性就比较大。3.3 网桥故障诊断与排除网桥故障诊断与排除w网桥(Bridge)也称桥接器
33、，是连接两个局域网的存储转发设备，用它可以完成具有相同或相似体系结构网络系统的连接。一般情况下，被连接的网络系统都具有相同的逻辑链路控制规程(LLC)，但媒体访问控制协议(MAC)可以不同。w网桥是数据链路层的连接设备，准确地说，它工作在MAC子层上。网桥在两个局域网的数据链路层间按帧传送信息。它在OSI/RM中的位置如图3-3所示。3.3.1网桥的功能一个FDDI网桥应包括下列基本功能。(1)源地址跟踪w网桥具有一定的路径选择功能，它在任何时候收到一个帧以后，都要确定其正确的传输路径，将帧送到相应的目的站点。网桥将帧中的源地址记录到它的转发数据库(或者地址查找表)中，该转发库存放在网桥的内存
34、中，其中包括网桥所有连接站点的地址。这个地址数据库是互联网所独有的，它指出了被接收帧的方向，或者仅说明网桥的哪一边接收到了帧。能够自动建立这种数据库的网桥称为自适应网桥。w在一个扩展网络中，所有网桥均应采用自适应方法，以便获得与它有关的所有站点的地址。网桥在工作中不断更新其转发数据库，使其渐趋完备。有些厂商提供的网桥允许用户编辑地址查找表，这样有助于网络的管理。(2)帧的转发和过滤w在相互连接的两个局域网之间，网桥起到了转发帧的作用，它允许每个LAN上的站点与其他站点进行通信，看起来就像在一个扩展网络上一样。w为了有效地转发数据帧，网桥提供了存储和转发功能，它自动存储接收进来的帧，通过地址查找
35、表完成寻址；然后把它转发到源地址另一边的目的站点上，而源地址同一边的帧就被从存储区中删除。w过滤(Filter)是阻止帧通过网桥的处理过程，它有3种基本类型。w目的地址过滤：当网桥从网络上接收到一个帧后，首先确定其源地址和目的地址，如果源地址和目的地址处于同一局域网中，就简单地将其丢弃，否则就转发到另一局域网上，这就是所谓的目的地址过滤。w源地址过滤：所谓源地址过滤，就是根据需要，拒绝某一特定地址帧的转发，这个特定的地址是无法从地址查找表中取得的，但是可以由网络管理模块提供。事实上，并非所有网桥都进行源地址的过滤。w协议过滤：目前，有些网桥还能提供协议过滤功能，它类似于源地址过滤，由网络管理指
36、示网桥过滤指定的协议帧。在这种情况下，网桥根据帧的协议信息来决定是转发还是过滤该帧，这样的过滤通常只用于控制流量、隔离系统和为网络系统提供安全保护。(3)生成树生成树(SpanningTree)是基于IEEE802.1d的一种工业标准工业算法。利用它可以防止网上产生回路，因为回路会使网络发生故障。生成树有两个主要功能：w在任何两个局域网之间仅有一条逻辑路径。w在两个以上的网桥之间用不重复路径把所有网络连接到单一的扩展局域网上。w扩展局域网的逻辑拓扑结构必须是无回路的，所有连接站点之间都有一个唯一的通路。在扩展网络系统中，网桥通过名为问候帧的特殊帧来交换信息，利用这些信息来决定谁转发，谁空闲。确
37、定了要进行转发工作的网桥还要负责帧的转发，而空闲的网桥可用做备份。3.3.2网桥的种类(1)内桥w内桥是文件服务器的一部分，通过文件服务器中的不同网卡连接起来的局域网，由文件服务器上运行的网络操作系统来管理。(2)外桥w外桥不同于内桥，外桥安装在工作站上，它用于连接两个相似的局域网络。外桥可以是专用的，也可以是非专用的。专用外桥不能作工作站使用，它只能用来建立两个网络之间的连接，管理网络之间的通信。非专用外桥不但能起网桥的作用，还能作为工作站使用。(3)远程桥w远程桥是实现远程网之间连接的设备，它通常使用调制解调器与传输介质(如电话线)实现两个局域网的连接。3.3.3网桥常见的故障诊断与排除1
38、.故障现象1：吞吐量不足的问题w除网桥的吞吐量是以每秒转发的数据帧数来衡量的。当吞吐量有问题时，测试网桥的吞吐量和实际的吞吐量，根据实测的结果，选择线路的速率。2.故障现象2：数据帧丢失w除由于吞吐量不够而造成数据包丢失外，处于正常工作状态的网桥也会丢失无效的数据包和超时的数据包(数据包保存时间最大为4S)，因此要求选择的网桥缓存数据包的时间不能过短。3.故障现象3：网桥不工作网桥不工作可能是由以下原因引起的：w安装不当；w配置差错(例如，产品是10Mbps却被设置成100Mbps)；w端口未被激活；w连接失效(电缆松动，连接器松动，模块未插紧)。w如果不是上述原因，那么就是产品本身的质量问题
39、。4.故障现象4：网桥信号指示灯不亮网桥信号指示灯不亮可能是由以下原因引起的：(1)支路信号消失支路没有使用；支路接口接反；支路松动；支路损坏。(2)故障排除：检查接口的输入方向；检查接口的连接，包括电缆；如属设备问题，应联系供应商维修或退换。5.故障现象5：网桥数据能通，但有丢包现象此现象表明线路有误码或LAN口网线做法不规范。故障排除：w首先用误码仪测试线路看是否存在误码，其次检查以太网线做法是否规范，正确的做法应是1、2脚用同一对双绞线；3、6脚用同一对双绞线。6.故障现象6：网桥LINK指示灯不亮此现象表明以太网接口不通。以太网接口没有使用;以太网接口松动;检查以太网连接；更换设备。7
40、.故障现象7：所有指示灯显示正常，但数据ping不通所有指示灯显示正常，表明当前设备的物理连接正常。只有线路和网络存在问题。故障排除：w首先用误码仪测试线路，确定传输通道是否存在问题。其次是检查所ping的两台PC的网络环境是否相同。8.故障现象8：在站内能ping通网桥，并且能使用telnet命令远程登录，但在现场无法ping通网桥，ETH灯不亮，其它指示灯状态正常。w故障排除方法：1）检查网线及水晶头，确认网线是否正常或更换水晶头；2）如果网线及水晶头正常，检查网口是否损坏，如果损坏，就需要更换新网桥。3.4 交换机故障诊断与排除交换机故障诊断与排除交换机也称为交换器。1993年，局域网交
41、换机出现。1994年，国内掀起了交换网络技术的热潮。交换技术是一个具有简化、低价、高性能和高端口密集特点的交换产品，体现了桥接的复杂交换技术在OSI参考模型的第2层。它在OSI/RM中的位置如图3-4所示。与桥接器一样，交换机按每一数据包中的MAC地址相对简单地决策信息转发。而这种转发决策一般不考虑包中隐藏的更深的其他信息。与桥接器不同的是，交换机转发延迟很小，操作接近单个局域网性能，远远超过了普通桥接互联网络之间的转发性能。w交换技术允许共享型和专用型的局域网段进行带宽调整。交换机能经济地将网络分成小的冲突网域，为每个工作站提供更高的带宽。协议的透明性使得交换机在软件配置简单的情况下直接安装
42、在多协议网络中；交换机使用现有的电缆、中继器、集线器和工作站的网卡，不必作高层的硬件升级；交换机对工作站是透明的，这样管理开销低廉，简化了网络节点的增加、移动和网络变化的操作。w利用专门设计的集成电路可使交换机以线路速率在所有的端口并行转发信息，提供了比传统桥接器高得多的操作性能。在理论上，单个以太网端口对含有64个八进制数的数据包，可提供14880bps的传输速率。这意味着一台具有12个端口、支持6道并行数据流的线路速率以太网交换器必须提供89280bps的总体吞吐率(6道信息流14880bps/道信息流)。专用集成电路技术使得交换器在更多端口的情况下以上述性能运行，其端口造价低于传统型桥接
43、器。3.4.1三种交换技术1.端口交换端口交换技术是最早出现在插槽式的集线器中，这类集线器的背板通常划分有多条以太网段(每条网段为一个广播域)，不用网桥或路由连接，网络之间是互不相通的。以太网主模块插入后通常被分配到某个背板的网段上，端口交换用于模块的端口在背板的多个网段之间进行分配和平衡。根据支持的程度，端口交换还可细分为：w模块交换将整个模块进行网段迁移。w端口组交换通常模块上的端口被划分为若干组，每组端口允许进行网段迁移。w端口级交换支持每个端口在不同网段之间进行迁移。这种交换技术是基于OSI第1层完成的，具有灵活性和负载平衡能力等优点。如果配置得当，还可以在一定程度上进行容错。但没有改
44、变共享传输介质的特点，因而不能称为真正的交换。2.帧交换w帧交换是目前应用最广泛的局域网交换技术，它通过对传统传输媒介进行微分段，提供并行传送的机制，以减小冲突域，获得高的带宽。一般来讲，每个公司产品的实现技术均会有差异。对网络帧的处理方式一般有以下几种。w直通交换：提供线速处理能力，交换机只读出网络帧的前14个字节，便将网络帧传送到相应的端口上。w存储转发：通过对网络帧的读取进行验错和控制。w前一种方法的交换速度非常快，但缺乏对网络帧进行更高级的控制，缺乏智能性和安全性，同时也无法支持具有不同速率的交换。因此，各厂商把后一种技术作为重点。有的厂商甚至对网络帧进行分解，将帧分解成固定大小的信元
45、，该信元处理极易用硬件实现，处理速度快，同时能够完成高级控制(如优先级控制)功能。例如，美国MADGE公司的LET集线器。3.信元交换wATM技术代表了网络和通信技术发展的未来方向，也是解决目前网络通信中众多难题的一剂“良药”。ATM采用固定长度53个字节的信元交换。由于长度固定，因而便于用硬件实现。ATM采用专用的非差别连接，并行运行，可以通过一个交换机同时建立多个节点，但并不会影响每个节点之间的通信能力。还容许在源节点和目标节点之间建立多个虚拟链接，以保障足够的带宽和容错能力。ATM采用了异步时分多路复用技术，因而能大大提高通道的利用率。其带宽可以达到25、155、622Mb甚至数吉字节(
46、GB)的传输能力。3.4.2局域网交换机的种类局域网交换机根据使用的网络技术可以分为：w以太网交换机；w令牌环交换机；wFDDI交换机；wATM交换机；w快速以太网交换机等。按交换机应用领域来划分，可分为：w台式交换机；w工作组交换机；w主干交换机；w企业交换机；w分段交换机；w端口交换机；w网络交换机等。局域网交换机是组成网络系统的核心设备。对用户而言，局域网交换机最主要的指标是端口的配置、数据交换能力、包交换速度等。因此，在选择交换机时要注意以下事项：w交换端口的数量；w交换端口的类型；w系统的扩充能力；w主干线连接手段；w交换机总交换能力；w是否需要路由选择能力；w是否需要热切换能力；w
47、是否需要容错能力；w能否与现有设备兼容，并顺利衔接；w网络管理能力。3.4.3交换机应用中几个值得注意的问题1.交换机网络中的瓶颈问题w交换机本身的处理速度可以达到很高，用户往往迷信厂商宣传的Gbps级的高速背板。其实这是一种误解，连接入网的工作站或服务器使用的网络是以太网，它遵循CSMA/CD介质访问规则。在当前的客户/服务器模式的网络中多台工作站会同时访问服务器，因此非常容易形成服务器瓶颈。有的厂商已经考虑到这一点，在交换机中设计了一个或多个高速端口，方便用户连接服务器或高速主干网。用户也可以通过设计多台服务器(进行业务划分)或追加多个网卡来消除瓶颈。交换机还可支持生成树算法，方便用户架构
48、容错的冗余连接。2.网络中的广播帧w目前广泛使用的网络操作系统有Netware、WindowsNT等，而LANServer的服务器是通过发送网络广播帧来向客户机提供服务的。这类局域网中广播包的存在会大大降低交换机的效率，此时可以利用交换机的虚拟网功能(并非每种交换机都支持虚拟网)将广播包限制在一定范围内。w每台交换机的端口都支持一定数目的MAC地址，这样交换机能够“记忆”该端口一组连接站点的情况，厂商提供的定位不同的交换机端口支持MAC数也不一样，用户使用时一定要注意交换机端口的连接端点数。如果超过厂商给定的MAC数，交换机接收到一个网络帧时，只有其目的站的MAC地址不存在于该交换机端口的MA
49、C地址表中，那么该帧会以广播方式发向交换机的每个端口。3.虚拟网的实现形式虚拟网是交换机的重要功能。通常虚拟网的实现形式有3种：w静态端口分配静态虚拟网的划分通常是网管人员使用网管软件或直接设置交换机的端口，使其直接从属某个虚拟网。这些端口一直保持这些从属性，除非网管人员重新设置。这种方法虽然比较麻烦，但比较安全，容易配置和维护。w动态虚拟网支持动态虚拟网的端口，可以借助智能管理软件动态确定它们的从属。端口是通过借助网络包的MAC地址、逻辑地址或协议类型来确定虚拟网的从属。当一网络节点刚连接入网时，交换机端口还未分配，于是交换机通过读取网络节点的MAC地址动态地将该端口划入某个虚拟网。这样一旦
50、网管人员配置好，用户的计算机可以灵活地改变交换机端口，而不会改变该用户的虚拟网的从属性，如果网络中出现未定义的MAC地址，则可以向网管人员报警。w多虚拟网端口配置该配置支持一用户或一端口可以同时访问多个虚拟网。这样可以将一台网络服务器配置成多个业务部门(每种业务设置成一个虚拟网)都可同时访问，也可以同时访问多个虚拟网的资源，还可让多个虚拟网间的连接只需一个路由端口即可完成。但这样会带来安全上的隐患。虚拟网的业界规范正在制定中，因而各个公司的产品还谈不上互操作性。Cisco公司开发了Inter-SwitchLink(ISL)虚拟网络协议，该协议支持跨骨干网(ATM、FDDI、FastEthern