实战解决速率匹配引起的连接不稳故障

最近,笔者在管理、维护局域网的过程中,遇到了一则由速率匹配引起的网络连接不稳定故障,现在就将该故障的详细排查过程列写出来,希望各位朋友日后遇到类似故障时不要再走弯路!

事件起因

早晨刚刚上班没有多久,笔者就接到同事的故障求援电话,反应他的电脑不能访问单位内网,系统托盘区域处的网络连接图标一会儿提示线缆没有插好,一会儿提示连接状态正常。赶到故障现场进行一番勘察,发现问题的确存在,对于这种问题,笔者下意识认为可能是网卡与线缆上的水晶头接触不良,于是拔出线缆,使用工具将水晶头重新压了一下,再插好线缆后,故障现象依然存在。笔者不放心,干脆重新制作了一根网线,可是一点效果也没有。有没有可能是网络跳线存在问题呢?经检查,故障电脑由于距离单位机房比较近,当时由于某些原因,网管员直接将该电脑接上机房配线架,并利用跳线与局域网核心交换机连接,为了排除跳线因素,笔者使用一根交叉线来替代跳线,结果发现故障电脑上的网络连接图标提示说已经连接好,但是上网侧试时发现网络无法访问,使用ping命令测试局域网的网关地址时,竟然发现存在严重的数据丢包现象,会不会是新替换的网络跳线也存在问题?

故障排查

由于替换跳线的时候,故障电脑的网络连接图标弹出连接正常的提示,这就意味着问题可能与跳线有关,为此,笔者立即返回到自己办公室,拿出自己平时维护网络专用的跳线。来替换存在嫌疑的网络跳线,结果发现连接正常的提示又出现了,这一次让人没有失望,网络访问也正常了,ping网关时也没有出现数据丢包现象,这就证明网络跳线果然存在问题。

为了替换下自己的专用网络维护线缆,笔者又找来一根直通线进行连接测试,结果以前的故障现象又出现了,也就是说故障电脑时而提示连接状态正常,时而提示线缆没有插好,难道新找来的网络线缆也存在问题?笔者不相信自己的手气这么差。于是找来线缆测试工具,对刚才使用的几根线缆进行了逐一测试,得到的结果竟然是全部正常。

为了找到具体的故障原因,笔者带着自己的笔记本电脑来到核心交换机现场,先是使用直通线连接笔记本和核心交换机,发现系统一会儿提示连接状态正常,一会儿提示线缆没有插好,同时网络传输速度提示为1Gbps,使用交叉的网络线缆连接时,网络连接虽然提示为状态正常,速度也能达到1Gbps,但是不能进行网络访问,测试网关连通性时数据丢包现象非常严重,再用自己的专用网络线缆进行连接时,网络访问一切正常。只是访问速度提示为100Mbps。

通常情况下,网卡与交换机之间的通信速度,往往与物理线缆的理论传输速率有关系,由于笔者之前选用的网络跳线都是超五类线,这种线缆在没有按照千兆标准制作的时候,最大的传输速度只能达到100M。通过上面的测试,笔者发现在网络连接速度显示为100Mbps的时候,网络访问是正常的,当网络传输速度提示为1Gbps的时候,网络访问不正常或出现严重的数据丢包现象・显然上面的故障现象应该与网络线缆的速率匹配有关系,而与网卡设备和线缆上的水晶头没有任何关系。

原因揭密

一般来说,当网卡工作于自适应状态时,网卡与交换机之间的通信速度主要取决于交换机的端口速度。当网卡与交换机进行协商通信时,一般都是先尝试使用高速率进行通信,之后依次向下协商。现在的问题是网络速度达到1Gbps时,出现网络故障,网络速度提示为100Mbps时,网络访问一切正常,这说明使用1Gbps没有协商成功,使用100Mbps能够协商成功。由于同事的故障电脑使用的网卡是10/100/1000Mbps自适应类型的网卡,而单位局域网的核心交换机端口也是10/100/1000Mbps自适应类型的,在这种情形下,当使用理论传输速率只有100Mbps的五类网络线或超五类网络线时,就会出现1Gbps协商不成功、100Mbps协商成功的现象,这样的现象显然与上面的实际故障是吻合的。由于之前选用的跳线基本都是五类网络线或超五类网络线,为什么有的跳线插上后,系统会提示网络传输速度为1Gbps呢?经过上网查询,笔者发现使用1-2、3-6交叉的标准超五类线缆,将终端电脑直接连接到交换机上时,在通信距离不长的情况下,网络传输速度也能达到1Gbps,这也难怪系统有时会提示网络速率为1Gbps。

至于为什么网络传输速率为1Gbps时上网不正常,而为100Mbps时能正常上网,主要时交换机与网卡使用1Gbps速率进行协商通信时,100M的网络跳线不支持千兆传输速率,因此就容易发生协商失败或协商虽然成功但数据丢包严重的现象了,当它们之间改用100Mbps的传输速率进行协商通信时,网络跳线的理论传输速度正好能与该传输速度匹配,这时上网自然就能够正常了。

故障解决

既然上面的故障是由于网络跳线与网卡、交换机之间的通信速度不匹配引起的,那么我们现在只要想办法让它们的速度相互匹配就能解决问题了。要做到这一点,我们可以有三种措施来应对:

固定网卡速度

我们只要修改终端电脑的网卡速度参数。强制该设备始终以100Mbps标准与交换机进行协商通信。在修改网卡设备的速度参数时,我们可以在终端系统中依次单击“开始”|“设置”|“网络连接”命令,在弹出的网络连接列表窗口中,用鼠标右键单击目标本地连接图标,从弹出的快捷菜单中执行“属性”命令,打开目标本地连接的属性设置对话框。单击其中的“常规”标签,同时选中该标签页面中的目标网卡设备,再单击“配置”按钮,进入目标网卡设备的属性配置对话框,打开该对话框的“高级”标签页面,选中其中的“速度和双工”参数,同时将该参数的数值设置为“100M/全双工”(如图1所示),单击“确定”按钮,保存好上述设置操作,这样一来系统托盘区域处的网络连接图标会自动提示传输速度为100Mbps,这个时候上网访问是正常的。

修改交换速度

在确认终端电脑的网卡“速度和双工”参数为默认的自适应设置时,我们可以登录进入与网卡直接相连的交换机后台系统,之后执行字符串命令“system”,将系统切换到全局配置状态,在该状态下使用“interface xxx”命令(xxx为特定的端口号码),进入与网卡设备直接相连的交换端口视图模式状态。再在指定交换端口视图模式下,执行字符串命令“speed 100”(如图2所示),将目标交换端口的传输速率固定为100Mbps。接下来再执行“duplex full”字符串命令,将目标交换端口的双工模式设置为全双工模式,最后执行“save”命令将上述设置操作保存好。

使用千兆线缆

由于本文中的网卡与交换机端口都是10/100/1000Mbps自适应类型的,它们之间通信时会优先以1Gbps速率进行协商通信,因此在手头有千兆线缆可以替换使用时,我们不需要进行任何设置,只要保持网卡与交换端口为默认的自适应状态,并简单地替换一下网络线缆就能解决问题了。一般来说,在网内速度不确定的情况下,这种方法比较好,缺点是在通信的时候需要进行频繁协商、纠错,这会影响数据的传输效率。