端口逻辑环路闹故障

2017-11-23

网络安全和信息化 2017年5期

故障现象

某气象数据采集站地处高山地区，网络通过协议转换器、Cisco 2950交换机等网络设备连接到上级数据采集处理中心。近日因雷雨天气影响，关闭所有网络设备。天气转好后对网络设备开机加电，网络设备指示灯显示状态异常，上级节点接入交换机端口物理指示灯不亮，查看网络信道通断监控软件显示网络中断。

故障点判定

该数据采集站点的网络拓扑结构比较简单，数据信息是通过光端机、协议转换器等通信设备接入上级节点。首先对网络信道联通检查，将上级端协议转换器进行环路，发现双方协议转换器指示灯状态均正常，经过信道检查，发现网络通信信道正常，问题可能出现在两端的交换机中。

协议转换器是通过RJ45网络接口与交换机连接，直接用一根平行双绞线连接采集中心协议转换器和笔记本电脑，设置笔记本电脑的IP地址与远端数据采集设备在同一网段，通过Ping方法检查采集中心协议转换器与外站数据采集设备之间的网络，经检查网络连通正常，数据没有出现丢包现象。因此，问题很有可能出现在采集中心接入交换机中。

故障现象分析

仔细检查采集中心的接入交换机，发现下连端口相对应的LED状态灯也将由正常的绿色变为暗黄色。因此，进一步判断故障出现在采集中心的接入交换机中。通过telnet登录交换机，并在特权模式下使用show interface status命令查看交换机的端口状态，状态信息如下：

从交换机端口返回的状态信息不难看出，与采集中心协议转换器连接的交换机端口fa0/1状态为“errdisabled”，即交换机接口不可用。当端口处于errdisabled状态，将没有任何流量从该端口被转发出去，也将不接收任何进站流量，因而其状态指示灯会变成暗黄色。

笔者通过“show int status err-disabled”命令，查看产生err-disabled的原因，返回的具体信息如下所示：

从采集中心接入交换机的日志信息可以看出，造成交换机端口状态为“errdisabled”的原因是网络信道发生环路。通过“SHOW LOG”命令可以查看交换机B环路发生的原因，日志信息如下：

分析交换机日志可以得出，造成交换机环路发生的原因是交换机keepalive信息包在F0/1口中检测到环路，故障原因得以确定。Cisco 2950交换机默认情况下会从所有端口向外发送keepalive信息，而一些不通过交换机协商的spanning-tree（生成树协议）可能会发生错误，当keepalive信息由交换机的端口发出后，该端口又收到该信息，形成逻辑环路，端口被置err-disabled状态，网络就此中断。

故障排除

通过上面分析，造成交换机环路的原因是keepalive信息从一个端口发出后，又被该端口接收，使得该端口形成逻辑环路，状态变为“err-disabled”。因此，在不升级交换机系统版本的前提下，可以通过以下两种方法解决。

第一种方法是取消由环路引起端口错误保护。具体配置命令如下：

然后进入Fast Ethernet0/1，执行no shutdown重新启动端口。

第二种方法是关闭交换机的keepalive，禁止所有端口向外发送keepalive信息。在交换机配置模式下对所有接口关闭keepalive，命令如下：

当然，我们也可以升级交换机IOS版本，Cisco交换机12.1EA之前的IOS版本，默认情况下所有端口都发送keepalive信息，造成端口形成逻辑环路，端口状态变为“err-disabled”，而在12.1EA之后的版本，默认关闭keepalive，因此可以将交换机IOS升到12.2SE或者更高版本。

故障原因引申

一般导致交换机接口出现err-disable状态有以下几个常见原因。

1.以太网信道（EC）错误配置

如果要让EC能够正常工作，参与到EC绑定的端口的配置，必须是一致的，比如处于同一VLAN，trunk模式相同，速率和双工模式都匹配等。如果一端配置了EC，而另一端没有配置EC，STP将关闭配置了EC一方的参与到EC中的端口，并且当PAgP的模式是处于on模式的时候，交换机是不会向外发送PAgP信息去进行协商的（它认为对方是处于EC），这种情况下STP判定出现环路问题，因此将端口设置为errdisabled状态。

2.双工模式不匹配

双工模式不匹配的问题比较常见，由于速率和双工模式自动协商的故障，常导致这种问题的发生，可以使用show interfaces命令查看双方端口的速率和双工模式，后期版本的CDP也能够在将端口处于errdisabled状态之前发出警告日志信息。另外，网卡的不正常设置，也将引起双工模式的不匹配。解决办法如双方不能自动协商，使用duplex命令修改双方双工模式使之一致。

3.BPDU Guard

通常启用了快速端口（PortFast）特性的端口用于直接连接端工作站这种不会产生BPDU的末端设备，由于PortFast特性假定交换机的端口不会产生物理环路，因此当在启用了PortFast和BPDU Guard特性的端口上收到BPDU后，该端口将进入err-disabled状态，用于避免潜在环路。

4.UDLD

UDLD协议允许通过光纤或铜线相连的设备监控线缆的物理配置，并且可以检测是否存在单向链路。如果检测到有单向链路，UDLD将关闭相关端口并发出警告日志信息，单向链路可以引起一系列的问题，最常见的就是STP拓扑环路。注意，为了启用UDLD，双方必须都支持该协议，并且要单独在每个端口启用UDLD，如果只在一方启用了UDLD，同样的会引起端口进入errdisabled状态。

5.链路振荡错误

链路振荡（flap）是指短时间内端口不停地处于up/down状态，如果端口在10秒内连续振荡5次，端口将被设置为err-disabled状态。引起链路震荡的常见因素可能是物理层的问题，比如GBIC的硬件故障等，因此解决这种问题通常先从物理层入手。

6.回环（loopback）错误

回环错误就是本文中故障产生的原因，当keepalive信息从交换机的出站端口被发送出去后，又从该接口收到该信息，就会发生回环错误，交换机默认情况下会从所有端口向外发送keepalive信息，由于STP没能阻塞某些端口，导致这些信息可能会被转发回去形成逻辑环路。出现这种情况后，端口将进入errdisabled状态，从Cisco IOS 12.2SE之后的版本，keepalive信息将不再从光纤和上行端口发送出去，因此解决这种问题的方案是升级Cisco IOS软件版本到12.2SE或后续版本。