交换机宝典：一般故障到特殊故障的排除

交换机宝典：一般故障到特殊故障的排除

网络设备的范围很广，从交换机路由器到打印机服务器都属于网络设备的范畴，这些设备是网管员经常打交道的对象，之所以会经常和它们打交道，除了一般的工作需要外，最多的就是排除这些家伙的故障了。

网络设备故障通常有两种表现形式，软故障和硬故障，所谓软故障就是指因为误操作，错误配置，病毒等引起的网络设备的故障，这类故障通常能够通过更改设置，重新安装软件来排除，而硬故障是指网络设备本身的硬件系统发生了故障，这类故障一般智能通过更换硬件设备来解决，不过，网管员日常生活中所遇到的故障大部分是软故障，因此，本章主要涉及网络设备软故障的解决。

1 交换机故障

交换机，英文名称为“SWITCH”。大家肯定听说过“程控交换机”这个名词吧？“程控交换机”是指电话通讯系统中使用的线路交换机。计算机网络上使用的交换机就是从电话交换机的技术上发展而来的。一般意义上的交换机是指工作在OSI模型中第二层即数据链路层上的第二层交换机。从外观上来看，它与集线器（HUB）基本上没有太大区别，都是带有多个端口的长方形盒状体，而且都遵循IEEE802.3及其扩展标准，介质存取方式也均为CSMA／CD，但是它们在工作原理上还是有着根本的区别。

交换机的内部有一条带宽很高的背板总线和内部交换矩阵，交换机前面的所有端口都连接在背板总线之上。在交换机中还有一个重要的组成部分，那就是内存。在这个内存中保存着一张MAC地址对照表，它记录着MAC地址和端口的对应关系。如下图所示：

当交换机接收到一个数据时，首先取出数据包中的目标MAC地址，根据内存中所保存的MAC地址表来判断该数据包应该发送到哪个端口，然后就把数据包直接发送到目标端口。如果没有在MAC地址表中找到目标端口，则发送一个广播包至所有端口，来查找目标端口。只要目标端口所连接的计算机响应，则交换机就“记住”这个端口和MAC地址的对应关系，因为交换机具有学习功能。当下一次接收到一个拥有相同的目标MAC地址的数据时，这个数据会立即被转发到相应的端口上，而不用再发广播包。这样就使得数据传输效率大大提高，且不易出现广播风暴，也不会有被其它节点侦听的安全问题。而集线器不具有这个地址表，所以HUB接收到一个数据后，便将该数据发送到所有端口上，所以容易引

起广播风暴，且易被其他节点侦听。

MAC地址表在交换机刚刚启动时，是空白的。当它所连接的计算机通过它的端口进行通信时，交换机即可根据所接收或发送的数据来得知MAC地址和端口的对应关系，从而更新MAC地址表的内容。交换机使用的时间越长，学到的MAC地址就越多，未知的MAC地址就越少，从而广播就越少，速度就越快。

由交换机构建的网络之所以被称为交换式网络，是因为交换机的每一个端口都是独享带宽的，这是交换机相比于HUB的最大特点。所有端口都能够同时进行通讯，并且能够在全双工模式下提供双倍的传输速率，也就是说交换机端口可以同时接收和发送数据，数据流是双向的，端口之间互不干扰。比如：PORT1向PORT2发送数据的同时，PORT3可以向PORT4发送数据，这两个连接都享有独自的带宽，互不干扰。假如有一个8端口100Mbps的以太网交换机，如果每个端口同时工作，那么它的总带宽就是8×100Mbps＝800Mbps。

随着交换技术的发展，不少高档交换机提供虚网（VLAN）、网管和路由功能。其中VLAN功能是指在一台交换机上，经过配置后，把它所连接的计算机网络分为若干个相互独立的虚拟局域网。划分VLAN时，可以依据交换机上的端口，也可以依据端口所连计算机的MAC地址。如果这些VLAN之间没有经过特殊配置或线路连接，则相互之间不能通信。这一功能可以划分广播域，从而减少广播，提供更加安全的通信。路由功能则是指交换机具有第三层的路由功能，这就是我们常听说的“第三层交换机”。

常用以太网交换机之间的连接可以通过两种方式：堆叠和级联。堆叠是指通过交换机自带的堆叠线缆，把多个交换机的堆叠模块进行连接。级联是指通过交叉双绞线把两台或多台交换机连在一起。由于各个厂商的技术不同，堆叠和级联的交换机个数也不相同。

当前，随着交换机价格的降低，交换机已经逐渐取代集线器，成为局域网的主要接入设备。

交换机故障的一般分类和排障步骤

交换机的优越性能和价格的迅速下降，促使了交换机的迅速普及。管理员在工作中，接触较多，经常会遇到各种各样的交换机故障，关键是如何快速、准确的查出故障并排除故障。本文就常见的故障类型和排障步骤作一个简单的介绍

交换机故障分类

所有交换机故障一般可以分为硬件故障和软件故障两大类。

硬件故障主要指交换机电源、背板、模块、端口等部件的故障，可以分为以下几类：

1、电源故障

由于外部供电不稳定，或者电源线路老化或者雷击等原因导致电源损坏或者风扇停止，从而不能正常工作。由于电源缘故而导致机内其他部件损坏的事情也经常发生。

如果面板上的POWER指示灯是绿色的，就表明是正常的；如果该指示灯灭了，则说明交换机没有正常供电。这类问题很容易发现，也很容易解决，同时也是最容易预防的。

针对这类故障，首先应该做好外部电源的供应工作，一般通过引入独立的电力线来提供独立的电源，并添加稳压器来避免瞬间高压或低压现象。如果条件允许，可以添加UPS（不间断电源）来保证交换机的正常供电，有的UPS提供稳压功能，而有的没有，选择时要注意。在机房内设置专业的避雷措施，来避免雷电对交换机的伤害。现在有很多做避雷工程的专业公司，可以考虑。

2、端口故障

这是最常见的硬件故障，无论是光纤端口还是双绞线的RJ－45端口，在插拔接头时一定要小心。如果不小心把光纤插头弄脏，可能导致光纤端口污染不能正常通信。我们经常看到很多同事喜欢带电插拔接头，理论上讲是可以的，但是这样也无意中增加了端口的故障发生率。如果在搬运时不小心，更可能导致端口物理损坏。有的人为了省钱，购买的水晶头尺寸偏大，插入交换机时，就容易破坏端口。如果接在端口上的双绞线有一段暴露在室外，万一这根电缆被雷电击中，就会导致所连交换机端口被击坏，或者更加不可预料的损伤。

一般情况下，是某一个或者几个端口损坏。所以，在排除了端口所连计算机的故障后，可以通过更换所连端口，来判断其是否损坏。

遇到此类故障，可以在电源关闭后，用酒精棉球清洗端口。如果端口确实被损坏，那就只能更换端口了。

3、模块故障

交换机是由很多模块组成，比如：堆叠模块、管理模块（也叫控制模块）、扩展模块等等。这些模块发生故障的几率较少，不过一旦出现问题，就会遭受巨大的经济损失。如果插拔模块时不小心，或者搬运交换机时受到碰撞，或者电源不稳定等情况，都可能导致此类故障。笔者曾经遇到过由于外部电源经常停电导致交换机内部管理模块损坏的情况。

这三个模块都有外部接口，容易辨认，有的也可以通过模块上的指示灯来辨别故障。比如：堆叠模块上有一个扁平的梯形端口或者有的交换机上是一个类似于USB的接口。管理模块上有一个CONSOLE口，用于和网管计算机建立连接，方便管理。扩展模块上如果是光纤连接的话，会有一对光纤口。在排除此类故障时，首先确保交换机及模块的电源正常供应，然后检查各个模块是否插在正确的位置上，最后检查连接模块的线缆是否正常。在连接管理模块时，还要考虑它是否采用规定的连接速率，是否有奇偶校验，是否有数据流控制等因素。连接扩展模块

时，需要检查是否匹配通讯模式，比如：使用全双工模式还是半双工模式。

如果确认模块有故障，则应立即联系供应商予以更换。

4、背板故障

交换机的各个模块都是接插在背板上的。如果环境潮湿，电路板受潮短路；或者元器件因高温、雷击等因素而受损造成电路板不能正常工作。比如：散热性能不好或环境温度太高导致机内温度升高，致使元器件烧坏。

在外部电源正常供电的情况下，如果交换机的各个内部模块都不能正常工作，那就可能是背板坏了。

即使你是电器维修工程师，对此类故障，你恐怕也无计可施，唯一的办法就是换背板。

5、线缆故障

其实这类故障从理论上讲，不属于交换机本身的故障，但在实际使用中，电缆故障经常导致交换机系统或端口不能正常工作，所以本文也把这类故障归入交换机硬件故障。比如：插头接插不紧，线缆制作时顺序排列错误或者不规范，线缆连接时应该用交叉线却使用了直连线，光缆中的两根光纤连接交错，错误的线路连接导致网络环路等等。

从上面的几种硬件故障来看，机房环境不佳极易导致各种硬件故障，所以我们在建设机房时，必须先做好防雷接地以及供电电源、室内温度、室内湿度、防电磁干扰、防静电等环境的建设，为网络设备的正常工作，提供良好的环境。

交换机的软件故障是指系统、配置上的故障，它可以分为以下几类：

1、系统错误

交换机系统是硬件和软件的结合体。在交换机内部有一个可刷新的只读存储器，它保存这台交换机所必须的软件系统。这类也和我们常见的WINDOWS、LINUX一样，由于当时设计的原因，存在一些漏洞，在条件合适时，会导致交换机满载、丢包、错包等情况的发生。所以交换机系统提供了诸如WEB、TFTP等方式来下载并更新系统。当然在升级系统时，也有可能发生错误。

对于此类问题，我们需要养成经常浏览设备厂商的网站的习惯，如果有新的系统推出或者新的补丁，请及时更新。

2、配置不当

初学者对交换机不熟悉，或者由于各种交换机配置不一样，管理员往往在配置交换机时，难免会出现配置错误。比如：VLAN划分不正确导致网络不通，端口