前言
大家好，云智能知識分享，物理層是 OSI 分層結(jié)構體系中最基礎的一層，它建立在通信媒體的基礎上，實現(xiàn)系統(tǒng)和通信媒體的物理接口，為數(shù)據(jù)鏈路實體之間進行透明傳輸，為建立、保持和拆除計算機和網(wǎng)絡之間的物理連接提供服務。
正文

物理層的故障主要表現(xiàn)在設備的物理連接方式是否恰當；連接電纜是否正確；MODEM、CSU/DSU 等設備的配置及操作是否正確。

確定交換機端口物理連接是否完好的最佳方法是使用 display interface 命令，檢查每個端口的狀態(tài)，解釋屏幕輸出信息，查看端口狀態(tài)、協(xié)議建立狀態(tài)和EIA狀態(tài)

數(shù)據(jù)鏈路層的主要任務是使網(wǎng)絡層無須了解物理層的特征而獲得可靠的傳輸。數(shù)據(jù)鏈路層為通過鏈路層的數(shù)據(jù)進行打包和解包、差錯檢測和一定的校正能力，并協(xié)調(diào)共享介質(zhì)。在數(shù)據(jù)鏈路層交換數(shù)據(jù)之前，協(xié)議關注的是形成幀和同步設備。

查找和排除數(shù)據(jù)鏈路層的故障，需要查看交換機的配置，檢查連接端口的共享同一數(shù)據(jù)鏈路層的封裝情況。每對接口要和與其通信的其他設備有相同的封裝。通過查看交換機的配置檢查其封裝，或者使用 display 命令查看相應接口的封裝情況。

1、以太網(wǎng)功能和性能的常見問題

1.1過度沖突

以太網(wǎng)采用的是一種先監(jiān)聽后發(fā)送的爭用型媒體訪問方法（CSMA/CD），因而LAN上發(fā)生一些沖突不可避免，但如果沖突過于頻繁發(fā)生，則是不正常的，這一般是由下列原因造成的：

電纜連接距離超過了網(wǎng)絡設計規(guī)范，例如：10Base-T 的以太網(wǎng)上，每個工作站應使用長度不超過100 米的電纜連接到交換機 上。這種沖突一般在以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀前64 字節(jié)已正確發(fā)送之后出現(xiàn)，稱為后沖突；

違反了以太網(wǎng)的 5-4-3 規(guī)則，即LAN 最多有5 個分段、任何兩個站點間不能超過4 個中繼器、只有3個網(wǎng)段可以連接工作站（其余兩段用于連接網(wǎng)段，即用沒有工作站的網(wǎng)段連接兩個中繼器）。

1.2嚴重噪音干擾

以太網(wǎng)易受電磁干擾，使發(fā)送的比特串被電纜上的噪音所破壞。噪音一般是由下列原因引起的：

網(wǎng)絡電纜太靠近某個電氣設備，如電機。

網(wǎng)絡電纜走向與電源電纜并行。

網(wǎng)絡電纜連接末端的導線未扭轉(zhuǎn)的長度過長，從而在這段未扭轉(zhuǎn)的并行導線上產(chǎn)生電磁場而出現(xiàn)干擾（這稱為近端串音）。

100Base-TX 網(wǎng)絡中，應該使用5 類雙絞線而錯誤使用了3 類雙絞線。

一般來說，當以太網(wǎng)的沖突率在合理范圍內(nèi)，而在接收端出現(xiàn)CRC 校驗錯誤急劇增加的現(xiàn)象，應該考慮可能是噪音的影響。

1.3異常幀問題

(1) 幀的超時傳輸?shù)默F(xiàn)象

這主要是由于以太網(wǎng)口的接口故障造成的。以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的最大長度為1518 字節(jié)

因此可以定義一個數(shù)據(jù)包的最大發(fā)送時間。當以太網(wǎng)接口開始發(fā)送數(shù)據(jù)時，計時器就開始啟動，當?shù)竭_允許的最大傳輸時長時，接口的控制功能將停止該數(shù)據(jù)包的傳輸。這個功能一旦發(fā)生故障，就產(chǎn)生了數(shù)據(jù)包的超時傳輸?shù)默F(xiàn)象。

(2) 過多的碎片幀（指小于64 字節(jié)的幀）

大多數(shù)的碎片幀是由于過度沖突造成的。但如果沖突在合理范圍內(nèi)或交換式以太網(wǎng)環(huán)境中，出現(xiàn)大量的碎片幀一般是以太網(wǎng)接口的故障造成。

(3) 大量的非整數(shù)字節(jié)幀

一般是以太網(wǎng)接口的故障造成。

1.4性能問題

以太網(wǎng)性能好壞的判定應將當前網(wǎng)絡狀況與以前進行的以太網(wǎng)基線分析的數(shù)據(jù)相比較來得出結(jié)論。當網(wǎng)絡性能與基線相比有很大下降時，可能是下列原因造成的：

過分的帶寬使用。一般而言，對以太網(wǎng)這種基于廣播技術的局域網(wǎng)，非交換式的以太網(wǎng)帶寬利用率大約在30%左右。

如果過分利用了帶寬，例如，以太網(wǎng)上接入的主機數(shù)量過多，一般就會出現(xiàn)明顯的速度變慢的現(xiàn)象，此時應當減少接入的主機數(shù)或采用“微分段”的方法。

廣播風暴。當網(wǎng)絡上有過多的廣播包（一般廣播包所占百分比應在一位以內(nèi)）傳輸，也將使網(wǎng)絡速度急劇下降。

2、由以太網(wǎng)實現(xiàn)形式差異產(chǎn)生的問題

2.1 幀格式的匹配問題

以太網(wǎng)口對接收到的幀能夠識別其格式，但對發(fā)送的幀只能選擇一種幀格式。兩臺以太網(wǎng)設備之間只有采用相同的鏈路層協(xié)議連接時，才能可靠通信。當協(xié)議不匹配時，常見故障現(xiàn)象是線路和接口物理上正常，但相互無法Ping 通。

2.2 工作方式匹配問題

10Base-T、100Base-TX、100Base-FX 標準規(guī)定有全雙工和半雙工兩種工作方式。在使用交換機 時，應以半雙工方式工作；在使用以太網(wǎng)交換機時，若交換機以半雙工方式工作，則交換機的以太網(wǎng)接口也應以半雙工方式工作；若交換機以全雙工方式工作，則交換機的以太網(wǎng)接口也應以全雙工方式工作。

當以太網(wǎng)設備間的工作方式不匹配時，常見故障現(xiàn)象是：網(wǎng)絡流量增大時，配置為半雙工方式的一側(cè)顯示網(wǎng)絡嚴重沖突（如連接交換機則整個網(wǎng)段上所有機器都顯示網(wǎng)絡沖突嚴重），配置為全雙工方式的一側(cè)則顯示接收了大量的錯誤報文，同時伴有雙方報文丟棄嚴重的現(xiàn)象。

2.3 工作速率的匹配問題

在使用非屏蔽雙絞線連接以太網(wǎng)，且連接雙方中至少有一方支持100Base-TX 的情況下，還需考慮速率匹配問題。如果雙方的工作速率設置不匹配，即一方工作于100Mbit/s 模式，而另一方工作于10Mbit/s 模式，則故障表現(xiàn)為：配置為100Mbit/s的一方顯示沒有連接；配置為10Mbit/s 的一方顯示連接建立，但接口指示燈（Activity）持續(xù)快速閃爍，并且不能正常收發(fā)。

2.4 電纜連接問題

10Base-T 使用兩種類型的雙絞線：直通網(wǎng)線和交叉網(wǎng)線。交叉網(wǎng)線用于同種類型的設備互連，如：將一個交換機和另一個交換機 連接起來；將一個交換機 和以太網(wǎng)交換機連接起來，將一個交換機和另一個交換機連接起來。

另外，主機直接連接交換機也要用交叉網(wǎng)線。直通網(wǎng)線用于不同類型的設備互連，如：將主機連接到交換機或交換機上；交換機 或交換機連接到交換機上。

使用了錯誤的電纜是以太網(wǎng)局部工作不正常的常見原因。

3、以太網(wǎng)故障處理的一般步驟

當網(wǎng)絡工作不正常時，首先是要確定故障是否確實出現(xiàn)在局域網(wǎng)上。一般采用如下。

方法判別：從位于同一局域網(wǎng)的主機使用Ping 程序來測試交換機以太網(wǎng)口的可達性，如果無返回報文或返回報文時延很大，或丟包現(xiàn)象嚴重，則以太網(wǎng)工作不正常。

使用display 命令查看交換機以太網(wǎng)口的統(tǒng)計信息，如果觀察接收到的錯誤幀數(shù)目快速增加，也可確定以太網(wǎng)工作不正常。

確定是以太網(wǎng)的故障后，就可以按照OSI 模型來分層進行故障處理：

第一步：查看主機和交換機的局域網(wǎng)連接是否正確。

若使用交換機連接以太網(wǎng)，請確認交換機上的相應連接（link）指示燈的亮滅狀態(tài)。如果均為亮則表明主機與交換機的以太網(wǎng)接口以及網(wǎng)線物理上是正常的，否則請更換網(wǎng)卡、網(wǎng)線、交換機或其相應接口模塊等物理設備。

第二步：考慮速率匹配問題。

在檢查交換機以太網(wǎng)接口連接問題時，以下兩條提示信息很有幫助。這兩條信息都是在用戶執(zhí)行速率選擇命令或連接網(wǎng)線時輸出在控制臺上的：

兩臺交換機的以太網(wǎng)接口，用交叉網(wǎng)線連接，一端為10Mbit/s（不支持100Mbit/s），

另一端為10/100Mbit/s 自適應（強制工作在100Mbit/s），并未見到下面警告信息

Ethernet 0: Warning--the link partner do not support 100M mode

Ethernet 0: Warning--the link partner may not support 10M mode

其中第一條提示信息表明交換機以太網(wǎng)接口檢測到所連接的對端不支持100Mbit/s 工作速率，而本端的配置為強制工作在100Mbit/s 速率下。此時用戶應確認對端也進行了相應配

第二條提示信息表明交換機以太網(wǎng)接口檢測到所連接的對端有可能不支持10Mbit/s工作速率，而本端的配置為強制工作在10Mbit/s 速率下。

此時用戶應確認對端能夠工作于10Mbit/s 速率下。不過，當交換機快速以太網(wǎng)接口連接交換機的10/100Mbit/s 自適應端口時，此條信息并不意味著設置錯誤。

第三步：查看主機和交換機的以太網(wǎng)接口

查看主機和交換機的以太網(wǎng)接口的IP 地址是否位于同一子網(wǎng)內(nèi)，即二者的網(wǎng)段地址必須是相同的，僅僅是主機地址不相同。如果不在同一子網(wǎng)內(nèi)，請重新設置IP 地址。

第四步：查看鏈路層協(xié)議是否匹配。

第五步：查看以太網(wǎng)接口的工作方式是否正確

第六步：常用以太網(wǎng)故障相關的命令：

交換機提供了一套完整的命令集，可以用于監(jiān)控網(wǎng)絡互聯(lián)環(huán)境的工作狀況和解決基本的網(wǎng)絡故障。主要包括以下命令：ping、 tracert、 display 、 reset 命令、 debugging 、debugging ethernet。

4、常見交換機故障診斷