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在HUB互联的时候,主要是HUB上的UP-Link口和1号网口的错误使用,常常会引发一些连接不通(Ping不成功),甚至影响了别人的正常使用!
2、关键过程、根本原因分析
HUB、LANSwitch等设备之间的互联,经常需要使用交叉网线(CrossOverCable,也称直连网线;
与之相对的是标准网线,标准网线又称平行网线)。
有关网线的制作,以及交叉网线的特点,在此先行作介绍。
然后,对HUB互联作一些举例,并对常见的一些互联故障,尝试着作一些简单的分析。
3、结论、解决方案及效果
第一部分网线的制作
小小的RJ45接头(俗称:
水晶头),看似简单,实际制作的时候还是有很多的技巧和注意事项。
网线制作如果过于粗糙,也许在短时间内可以用,但无法保证日后的稳固连接。
这样的网线是什么?
就是地雷,早晚会引爆的!
!
网线制作如果不符合要求,还有可能出现:
把以太网口设置为10M工作模式时连接正常,Link灯(绿灯)亮;
但是,把以太网口设置为100M工作模式时,则与计算机无法连接。
产生这个问题的原因在于10M与100M的要求不同。
下面有两幅图,左边的图描述了网线制作的“好坏标准”,右边的一幅小图是想提醒各位,一定要“竭尽全力,钳牢网线”!
所以,从长治久安的角度出发,如果您没有做过网线,请虚心向周围有经验的同事请教,并根据使用的工具特点,认真做好每一根网线(也可参考本文最后的附件网线制作.zip)!
第二部分交叉网线
在介绍交叉网线之前,先说明一下RJ45接头的定义,如下图从左到右,依次为12345678,八根(橙白&
橙、绿白&
蓝、蓝白&
绿、棕白&
棕)网线,常用的10M网卡,只用到1236四根,其定义如下:
PIN1SendX+
PIN2SendX-
PIN3RecvX+
PIN6RecvX-
PIN4578Reserved
根据上述定义,可以知道,普通10M网口之间的连接应该如下图(为了图示清晰起见,4578四根线作了省略):
由此可见,任何以太设备之间连接,网口到网口都是需要交叉的。
比如,两台计算机用网线直连,肯定要用交叉网线。
但是,为了方便网线的制作,除网卡之外的几乎所有设备(HUB、LANSwitch、Route)在网口内部都已经作了交叉!
所以,我们平常使用最多的(比如,将计算机连接到HUB或LANSwitch)是标准网线,如下图所示(4578同样作了省略):
标准网线(StraightThroughCable,也称平行网线)的线序很简单,只要能保证两端的1236四根网线各自对应,长度不大于100米,就能够使用10M的以太传输。
为了保证传输质量,并且同时满足100M以太网口,还有以下几点注意事项:
1.“橙&
橙白、绿&
绿白、蓝&
蓝白、棕&
棕白”是四组成对的双绞线,如下图所示:
如果,12364578不是成对的双绞线,会导致该网线的抗干扰能力下降,进而导致误码变高,传输的实际距离(最大100米)和速率达不到标准的要求。
2.网线分“橙、绿、蓝、棕”四种颜色,不同色对的电器性能(主要是近端串扰和衰减)是有区别的:
其中橙对、绿对综合性能最好,一般用于传输高速数据信号;
蓝对其次,用于语音;
棕对最差,用于低压直流馈电。
这是因为,不同色对的绞距是有差别的,绞距是指“一对网线之间相互缠绕的距离”,其中,橙线、绿线绞距最短,绞得最紧!
携带有相反极性信号的导线相互缠绕(成对扭绞的双绞线),能减少电磁辐射与外部电磁干扰的影响。
当然,如果网线没有传输距离要求(比如小于10米),可以不遵循T568B标准中规定的“橙12、绿36、蓝45、棕78”顺序。
3.4578在10M以太网中是保留的,不使用。
在100M以太网中,4578用于解决电磁耦合问题,以减小衰减。
100BASE-T4标准对RJ-45双绞线的规定如下:
1、2用于发送,3、6用于接收,4、5,7、8是双向线;
1、2线必须是双绞,3、6双绞,4、5双绞,7、8双绞。
100BASE-VG也明确规定需要使用8根线。
所以,100M必须要用8根,否则网线超过10米误码就会明显上升,超过20米就可能ping不通了(对1000M,还有更严格、复杂的规定,有兴趣者可以参考本文最后面的附件以太网10BASE-T、100BASE-T4、1000BASE-T网线设计技术规范(2001-09-07).zip)。
下图就是4578没有认真对应的一根15米长的交叉网线,我用Smart_Bits测出的100M全双工状态下的传输效果(果然不太妙了):
接下来的这幅图给出了标准网线与交叉网线的区别:
由上图,我们注意到:
标准网线的两端线序都是相同的,而交叉网线的两端13要相互交叉,26也必须交叉,4578因为是双向传送所以不用交叉。
第三部分HUB互联
HUB互联(又称:
级联)常常需要使用交叉网线,是否使用交叉网线的规则如下:
HUB-HUB普通口--普通口:
交叉线
HUB-HUB级联口--级联口:
HUB-HUB普通口--级联口:
标准线
HUB的普通网口都是MDI-X口,而UP-Link口(又称:
级联口、上联口)一般来说是MDI-II口,但也不排除使用MDI-X的情况。
比较友好的HUB会在UP-Link口附近标志上“MDI-II或者MDI-X”。
MDI-X就是MediumDependentInterface–Xmode,“介质相关接口,交叉模式”,也就是说MDI-X表示“交叉已经在该端口的内部实现好了”,MDI-II则相反(Bytheway,X表示交叉,II表示平行)。
可恶的是,大多数的HUB,尤其是8口的小HUB,没有这种MDI-II/MID-X标志。
那么,是否需要交叉,就不完全遵守规律了,办法好像只有一个:
试!
通常,紧靠UP-Link的1X网口(某些HUB是8X口)与UP-Link口,对HUB内部来说是同一个口,这两个网口的内部资源是共享的;
对外则是1X口为MDI-X口,UP-Link口为MDI-II口。
所以,对于同一台HUB来说,1X口与UP-Link尽量不要同时使用,对此后面有详细讨论。
显然,1X口和UP-Link口在网线交叉方面也是不相同的。
一般来说,在HUB上有一个标记线,用来描述1X口与UP-Link口的备份关系,参见下图中的红色线条(图中的红颜色是我特意加上的)。
比较常见的HUB级联方法是:
(通常用标准网线)从“上一级”HUB的普通网口,连接到“下一级”HUB的UP-Link口。
现在很多LANSwitch(如华为的S3526)都支持网线自适应功能了,这就是说无需区别“标准/交叉”网线!
目前,LANSwitch的性价比已经远远强于HUB,条件许可的情况下,可以优先考虑采购LANSwitch。
另外,有关HUB同PC,HUB同LANSwitch,LANSwitch同路由器的连接规则,可以参见本文最后的附件网线制作.zip,有比较完整的说明。
第四部分常见的故障
HUB互联的时候出现了故障,大多数同网线、UP-Link口有关。
尤其是原先连接好好的,突然不通了,往往是因为:
1.HUB的电源掉了;
2.HUB的UP-Link口上的网线被人拔了;
3.自己的计算机没有连接到这个HUB;
4.网线头松了,或者网线老化了;
5.HUB之间出现了环回,引发广播风暴了(这种情况比较特殊,后面有详细介绍)。
所以,最简单、最常用的解决方法是:
顺藤摸瓜,看看网线、网口有没有接错,该亮的指示灯有没有亮。
以下仅以我们实验室的几个HUB为例,看看HUB互联可能会出现哪些古怪。
先给出一个平常正常运行时的连接,如下图:
其中,HUB上的红色网口代表UP-Link,蓝色网口是1X(UP-Link的备份),黑色网口代表普通网口。
上述连接全部使用标准网线,三台PC,X、Y、Z都在同一小网网段。
显然,PC_Z无论连接在HUB_A,还是连接到HUB_B(如上图中灰色虚线所示),均能同PC_X、PC_Y通讯。
以下是针对这种连接的几种常见的变化,所有蓝色字体的答案都是经过我在实际环境上检验过的。
1)此时,如果将PC_Z用标准网线连接到HUB_A的1X级联备份网口,会有什么结果?
答案是:
指示灯亮,但PC_Z仅仅能够同连接在HUB_A上的PC通讯,比如PC_X。
也就是说,PC_Y无法Ping到PC_Z,但是PC_X仍然可以Ping到PC_Y。
奇怪,居然会出现PC_X可以PingPC_Y、PC_Z,但是PC_Y与PC_Z之间Ping不通!
估计是因为“UP-Link已经被优先使用,UP-Link与1X网口的共享资源部分发生了冲突”。
2)如果将PC_Z用标准网线连接在HUB_B的UP-Link,会有什么结果?
指示灯不亮,或者指示灯亮但连接仍旧不通。
应该用交叉网线才对。
3)如果将PC_Z用交叉网线连接在HUB_B的UP-Link,会有什么结果?
完全正常,可以同时Ping到PC_X和PC_Y。
综合1)2)3),郑重建议:
计算机尽量不要直接连接到HUB的UP-Link级联口,也不要使用1X/8X级联备份口;
UP-Link网口同1X备份网口不要同时使用。
实践证明,如果UP-Link和1X同时使用,将导致1X网口只能同本HUB的网口通讯,而无法连接到“上级HUB”的任何网口。
也就是说,虽然,下图的HUB互联结果能够保证连接完全正常(PC_X、PC_Y、PC_Z能够互通),但是,对PC_Z与“HUB_B的1X备份网口”之间的连接,需要表示非常的反对(请不要留下连接隐患)!
理由是:
将来,万一别人突然占用了HUB_B的UP-Link端口,PC_Z与PC_X的连接就断了,危险啊!
类似上面的情况,但HUB之间改用“交叉网线”,应该如何连接?
答案如下图:
图中,红色的是交叉网线。
这是比较常见的交叉网线实现HUB互联,习惯如此。
除此之外,也可以不使用UP-Link网口,也就是说,用交叉网线连接两个HUB的普通网口(包括1X级联备份网口),通讯也是正常的(但,这种连接方式不推荐!
)。
需要明确说明的是:
根据HUB互联规则,如果用标准网线连接两个HUB的UP-Link是不通的,如果用标准网线连接两个HUB的普通网口(包括1X级联备份网口)也是不通的;
同理,如果用交叉网线连接一个HUB的UP-Link和另外一个HUB的普通网口,也是不通的。
如果UP-Link端口的内部已经交叉,另当别论。
比较糟糕的情况是HUB之间出现了“环回路径”,简称环路:
上图中,列举了A、B、C三种比较可能的HUB环,图中红色的仍然是交叉网线,黑色的是标准网线。
一旦出现了任何情况下的HUB环路,环路上所有的HUB都会被无休止的广播风暴搞死(表现为正常的报文无法收发)。
这个时候,最明显的反映是,所有的同事都会问同一个问题:
“网络怎么不通了?
”呵呵,等着挨批吧!
其它的几点注意事项:
网线的长度不能超过100米(协议规定);
HUB的级联不能超过4级(在IEEE802.3标准有规定);
未经同意,不要插拔别人的网线;
不要随意拉扯、缠绕网线,以免断裂;
网线不能大曲率的弯折,这样会增大信号的衰减;
插拔网线的时候一定要用拇指按住水晶头,不要直接扯网线;
交叉网线较少用到,故最好特别标记,以免日后误作标准网线,造成线路故障。
共勉!
4、经验总结、预防措施和规范建议
任何看似简单的问题,在实践过程中往往会出现一些看似“莫名其妙”的故障,想要解决这些故障往往是“知者不难,难者不知”,如果具备了一些简单的常识,定位并解决问题就容易多了!
最后,衷心感谢公司“IT热线”中给了我许多经验、建议的热心同事。
没有他们的帮助和鼓励,这篇案例是不可能完成的!
声明:
1.如果本案例中存在描述欠妥的地方,请以公司已有的规范为准。
2.为避免版权纠纷,同时附件本身含有公司的内部公开文档,本案例仅供公司人员内部参考,请勿外传!
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