[故事之二十九]交换机设置不良，加之雏菊链效应和接头问题，100M升级失败

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[症状]某化工交易中心华东公司，今日报告网络从10M升级到100M后，约有一半的工作站无法提速，他们都在同一个楼层。另一楼层的5台工作站则无法入网。另外，两个楼层中都有少数工作站工作速度比升级前更慢，而且并不是对所有的服务器或其它工作站访问都慢，对少数服务器的访问速度还“凑合”。该公司没有配备任何用于网络维护的工具，所以，除了可以观察服务器的CPU利用率以外，只能用软件间接观察网络的流量和碰撞率。观察到的碰撞率偏高的微网段可以达到20％，但不知道该如何处理。
据负责网络管理的Lucy小姐介绍，网络升级前所有工作站都是可以接入网络中运行的，只是部分站点速度有些问题，但可以用。公司的网络规模不大，共占有两层半楼面，拥有280台工作站，计算机室配置了三台工作组交换机，分别为三层楼面提供连接。三台交换机通过一台100M集线器共享。路由器一台，也通过工作组交换机连接帧中继网络。交换机下面通过级联100M集线器构成星型结构将链路接口连接到用户桌面。
升级工程很简单，将10M交换机更换为100M交换机，10M集线器更换为100M集线器即算大公告成，机架上的设备布局基本按原样安装。用户端则全部更换为100M网卡，施工时间是利用周六、周日两天非业务时间，将全部用户都“搞定”，全部作业都有公司自己的员工负责。完工后抽查了部分工作站，工作状况良好，由此认定升级工程验收合格。可是周一上班，麻烦随之而来。
[诊断过程]该网络的结构比较简单随意，集中反映出的“病症”有三种：一是部分站点不能上网，二是部分站点速度变慢，三是有一半站点不能提速到期望的100M速度。这些其实都是网络升级时经常遇到的问题，也是比较典型的“网络升级症”。
我们将F683网络测试仪首先接入不能上网的站点所在的微网段，观察网络的工作情况。网络搜索的结果显示无法发现这几台工作站，但“Ping”测试却偶尔能有反映。一般来讲，出现此类“病症”的原因基本上是工作站和网络之间的匹配有问题，比如协议不匹配(一致)，驱动程序不匹配，网卡速度不匹配，Link脉冲极性不匹配，链路的接口物理参数不匹配，电缆、光缆规格不匹配(如使用了三类线等)，测试的方法比较简单，可以直接用网络测试仪、网络故障一点通、网络万用表自身具备的接口测试功能直接对网卡、集线器、电缆等进行测试。对5台工作站的网卡逐个进行测试，结果如下：网卡为自适应卡，工作速度10M，交换机端口为100M固定速度半双工设置，双方选用的协议完全匹配，物理电参数测试合格。因而进一步对从配线间到用户之间的电缆链路进行测试，结果发现5台工作站使用的电缆接头均为三类线接头。更换水晶头后用五类线标准测试均合格，5台工作站全部上网成功且速度很快。
用网络测试仪对不能提速的工作站进行测试，当网络测试仪模拟工作站发送5M流量时，用网络故障一点通接收之，显示收到的流量为5Mbps；而当网络测试仪从集线器近旁模拟50M流量发送数据帧时，收到的流量指示仅为10Mbps。这说明，网络只能以10M的实际工作速度运行，不能提速到升级工程实施前所预期的100Mbps的速度。重复上述类似的对网络和工作站的匹配性测试，结果如下：交换机设置为10/100M自适应状态；协议测试显示完全匹配；物理电参数测试全部合格。因此怀疑仍然是链路接头的问题。抽查了10条链路，用DSP4000电缆分析仪进行现场认证测试，结果显示全部链路都不合格。按下电缆分析仪的故障诊断信息健，指示链路的两个接头均不合格。我们注意到这些故障链路都在同一楼层。改用三类线标准测试链路，合格。这说明，该楼层的链路所使用的水晶头问题普遍比较严重。
继续对升级后速度比升级前的部分工作站进行监测，发现他们的流量为1.0％，而碰撞率为87％左右，另有12％左右的FCS帧错误。网络测试仪接入模拟工作站后仪器上的蓝色指示灯亮，说明工作状态是100Mbps。查看Lucy小姐提供网络结构拓扑图，发现速度变慢的用户共有4组17个工作站，他们的100M集线器级联数均达到了4个，出现所谓的雏菊链效应，影响网络的正常工作。碰撞数据尤其是延迟碰撞和FCS错误帧将大量出现。
[诊断评点]该网络出现的问题比较典型，许多网络在升级都会碰到类似的问题。首先，不少交换机产品是10/100M自适应的，交换机可以自动监测网络能够提供的工作速度，然后确定实际的工作速度和工作模式。比如，某些只能交换机现监测接口的链路脉冲，确定链路的连接速度，然后检测接口处的错误率，如果错误率低，则交换机工作在快速的“切发行”交换模式；如果错误率超过门限值，则交换机工作在速度稍慢的“存储转发型”工作模式。另外，一些交换机还允许用户手动设置端口的速度，以固定的速度模式访问网络。
前5台工作站不能上网原因是，工作站链路因使用了假冒伪劣的五类接头(实际指标是三类接头)，工作站只能自适应为10M链路速度，但因该楼层的工作组交换机被手动设置为100M接口状态，所以接口速度无法适应，工作站不能上网连接。
其它不能提速的工作站都在另一台工作组交换机连接的另一楼层，由于交换机没有设置为手动状态，其自适应的结果就是因假冒伪劣插头的限制链路速度被“适应”在了10Mbps的工作速度。
部分升级后速度更慢的用户原因在于雏菊链效应的影响。我们知道，10M以太网允许最多4个集线器级联，而100Mbps以太网只允许2个集线器级联。集线器一般不具备自适应能力，所以升级后很容易出现雏菊链效应。此时网络中会时限大量的延迟碰撞以及由此而生成的FCS帧校验序列错误出现，工作站在发送数据帧时常因无法发送完整无错的帧而被迫多次重复发送。除了占用带宽就是增大了有效数据帧的等效延迟时间，表现为用户的速度很可能比升级前更慢。另一些用户则表现为虽然速度有所提高但仍达不道预期的速度。
[诊断建议]建议用户将布线系统进行全面测试，对交换机进行设置，清理有可能出现的雏菊链效应结构，对实在有困难的集线器组则可以考虑增加交换机数量，以便分割和缩短雏菊链。
[后记]两周后随访用户，他们已经全部将不合格的水晶头更换。测试结果显示电缆系统都合格，知道庆幸。由于当初在工程施工时为了抢进度，各楼层的布线工程是由三家不同的工程商同时进行的施工。其中一层全部采用的是假冒伪劣的水晶头，另两层除了5台链路误用不合格水晶头外(具体原因已经无从查起)，全部使用的是合格产品。
对雏菊链拓扑的检查共发现7组集线器有“嫌疑”，按照我们的建议，增加了4台工作组交换机，用于分割雏菊链。网络现在工作良好。