大家好，很高興又見面了，相信這個系列能讀到這里的都是本公眾號的資深粉絲了，感謝大家一直以來的支持。前面我們用三期介紹了2110系統(tǒng)中的各項IP指標(biāo)，希望大家對這些指標(biāo)有一定了解。今天我們換個角度，通過交換機上的狀態(tài)顯示，輔助我們查看網(wǎng)絡(luò)情況，檢查IP系統(tǒng)是否出現(xiàn)了問題。本期的主要內(nèi)容有：

交換機信號轉(zhuǎn)發(fā)原理簡析

哪些信息用來檢查交換機的狀態(tài)

哪些信息用來檢查網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)

確認系統(tǒng)連通性時需要檢測哪些內(nèi)容

交換機的同步狀態(tài)如何查看

1 交換機在IP系統(tǒng)中的重要性

1.1 交換機在IP系統(tǒng)架構(gòu)中的作用

如下圖是一個專業(yè)媒體制作領(lǐng)域IP系統(tǒng)架構(gòu)實例，可將交換機的作用類比SDI時代的大型矩陣，可以看出交換機在專業(yè)媒體系統(tǒng)中已然成為了架構(gòu)中的核心：

相較于矩陣，IP交換機的一點區(qū)別是所有實時IP信號，以及PTP同步均需要進入交換機，且由交換機進行信號分發(fā)，而矩陣往往只收錄部分信號。

1.2 交換機信號轉(zhuǎn)發(fā)原理簡析

交換機對于信號的轉(zhuǎn)發(fā)方式，可以根據(jù)其所處的OSI模型中的位置，來簡單區(qū)分為兩個過程：

圖103 OSI七層模型

二層交換：

交換機自誕生之初就是為了解決二層信號交換的問題，這也是交換機名稱的由來。對于工作在OSI第二層（數(shù)據(jù)鏈路層）的交換機，其信號本身在交換機內(nèi)部會根據(jù)設(shè)備MAC地址直接進行轉(zhuǎn)發(fā)，發(fā)送端和接收端知道雙方的MAC地址即可。

圖104 二層交換機信號交換

而由于網(wǎng)絡(luò)中常用三層的IP地址進行尋址，因此對于跨局域網(wǎng)的三層信號交換則需要在二層交換機的基礎(chǔ)上增加一個三層路由器，從而實現(xiàn)路由的功能。

三層路由：

隨著以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，交換機僅二層的功能已經(jīng)逐漸不滿足復(fù)雜組網(wǎng)的需要，因此出現(xiàn)了將交換機和路由器合二為一的三層交換機，此時交換機本身即可實現(xiàn)信號路由的功能：

圖105 二三層交換機混合組網(wǎng)架構(gòu)

可以看出，在專業(yè)媒體制作領(lǐng)域的IP系統(tǒng)中，IP交換機扮演著一個十分核心的作用，因此交換機的基本狀態(tài)、交換機中IP信號的狀態(tài)、以及交換機同步狀態(tài)等信息對系統(tǒng)運行狀態(tài)檢測十分關(guān)鍵。

2 確認交換機狀態(tài)時需要檢測哪些信息

2.1 檢查交換機配置

若需要快速了解系統(tǒng)狀態(tài)，需首先檢查交換機配置信息，以確認交換機配置等情況是否正常，這里以華為為例：

display current-configuration | no-more：

圖 106 檢查交換機配置

2.2. 檢查交換機溫度

現(xiàn)有系統(tǒng)中交換機由于功耗大，發(fā)熱大，因此其散熱情況很受考驗，尤其在轉(zhuǎn)播車等空間較為緊張的區(qū)域格外需要關(guān)注溫度情況，以華為為例：

display health | no-more

圖107 檢查交換機溫度

其中current為當(dāng)前溫度，需注意不能超過major一項的警告溫度。

2.3 檢查交換機固件版本

交換機不同版本之間也有可能產(chǎn)生性能差異，因此在系統(tǒng)中還需要確認交換機版本以及補丁等信息。以華為為例：

display version | no-more

圖108 檢查交換機版本

如上圖即可得知交換機軟件版本為V200R005C10SPC800，patch為V200R005SPH012。

2.4. 檢查交換機CPU占用

若交換機出現(xiàn)廣播風(fēng)暴等負載壓力過大的情況，有可能導(dǎo)致交換機CPU過載，系統(tǒng)癱瘓，此時需關(guān)注交換機CPU占用信息。以華為為例：

display cpu | exclude 0%

圖109 檢查交換機占用

如上圖即可看到交換機當(dāng)前占用，歷史占用，以及最大占用率和最大占用率出現(xiàn)的時間，以協(xié)助系統(tǒng)排查。

2.5 獲取交換機診斷日志（常提供給廠商分析）

交換機廠商的診斷信息獲取均有一套固定命令，以華為為例：

display diagnostic-information diag.txt

diagnose

collect diagnostic information

運行該命令耗時很長，可以獲取到交換機的各類日志，狀態(tài)等信息，建議在廠商指導(dǎo)下進行，運行完成后導(dǎo)出diag.txt文件即可。

3. 確認設(shè)備連接狀態(tài)時交換機需要檢測哪些信息

3.1 端口簡略狀態(tài)

設(shè)備連接到交換機時，首先需確認交換機端口連接狀態(tài)，包括端口鏈路通斷，端口占用等，此時可以利用交換機進行檢測。以華為為例：

display interface brief

圖110 檢查交換機端口狀態(tài)

如上圖UP為端口連接狀態(tài)，輸入輸出為端口帶寬使用率，還可以看到端口輸入輸出的報錯計數(shù)。

3.2 端口數(shù)據(jù)包統(tǒng)計

針對端口收發(fā)的數(shù)據(jù)包，還可以展示交換機的端口統(tǒng)計數(shù)據(jù)。以華為為例：

display interface counters 25GE 1/0/1

圖111 檢查交換機端口計數(shù)

如上圖即為端口當(dāng)前輸入輸出的組播，單播數(shù)據(jù)包計數(shù)，字節(jié)數(shù)等信息。

3.3 端口丟包信息統(tǒng)計

針對端口是否發(fā)生丟包以及報錯，還可以利用交換機進行查詢。以華為為例：

reset interface counters 25GE 1/0/1

display interface 25GE 1/0/1 | no-more

圖112 檢查交換機端口丟包

如上圖即可看出當(dāng)前端口不存在報錯信息，且丟包數(shù)為0，若有報錯等信息需檢查端口物理連接，配置等情況。

3.4 端口光模塊連接信息

現(xiàn)有交換機常使用光纖光模塊進行連接，此時端口物理層連接狀態(tài)可以在交換機中查看，當(dāng)模塊光纖出現(xiàn)故障時，常用來查看光功率等信息。以華為為例：

display interface 25GE 1/0/1 transceiver verbose | no-more

圖113 檢查光模塊信息

如上圖即可看到交換機該端口光模塊供應(yīng)商為Huawei，RX光功率為-0.05dBm，TX光功率為0.57dBm，均未超出或低于警告值。若檢測出來發(fā)現(xiàn)超過或低于警告值需檢查物理鏈路以及硬件情況。

3.5 MAC地址信息

設(shè)備連接到端口后，其MAC地址會告訴交換機以進行二層數(shù)據(jù)交換，此時查詢交換機MAC地址表即可知道設(shè)備是否正確連接到相應(yīng)端口。還可用來查看交換機是否有沖突的MAC地址，若有沖突則很有可能發(fā)生了系統(tǒng)環(huán)路。以華為為例：

display mac-address | no-more

圖114 檢查MAC信息

如上圖可看到交換機每個端口報告的MAC地址，若有相同的MAC地址出現(xiàn)在不同端口則系統(tǒng)有可能產(chǎn)生環(huán)路，需要排除，以防鏈路中斷。

4 確認系統(tǒng)連通性時交換機需要檢測哪些信息

4.1 Ping檢測

由于現(xiàn)階段我們實際使用的多為三層混合組網(wǎng)架構(gòu)，因此三層IP的互通直接影響了系統(tǒng)是否正常連通，此時常用Ping命令去檢測設(shè)備和交換機的正常連接。以華為為例：

Ping 10.110.10.254

圖115 Ping檢測

如上圖即為在交換機ping 10.254這一地址，可以正?；ネ]有丟包，且延時量很低且穩(wěn)定。若系統(tǒng)出現(xiàn)無法ping通需要互通的地址或ping延時較大，需檢查物理鏈路和交換機配置。

4.2 Arp檢測

若系統(tǒng)中出現(xiàn)IP地址沖突時，可能常見某一地址時通時不通，?？衫肁rp信息檢測三層IP和二層MAC地址之間的對應(yīng)關(guān)系。以華為為例：

display arp

圖116 檢查交換機arp表

如上圖即為不同IP地址對應(yīng)的MAC地址及報告該IP地址的端口，若同一IP地址對應(yīng)不同的MAC地址，出現(xiàn)在不同的端口，則有可能系統(tǒng)中存在地址沖突，此時需要檢查設(shè)備配置。

4.3 Stp檢測

若系統(tǒng)中出現(xiàn)STP環(huán)路時，可能常見某一端口連接正常但是數(shù)據(jù)功能被禁用，無法傳輸任何數(shù)據(jù)包，此時可以利用交換機STP命令進行檢測：

以華為為例，若某一端口為discard狀態(tài)，則需要檢測系統(tǒng)是否發(fā)生環(huán)路：

display stp brief

圖117 檢查交換機環(huán)路信息

如上圖即可看到交換機各個端口的STP角色均為DEST，且狀態(tài)都是正常轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。若系統(tǒng)中出現(xiàn)端口狀態(tài)為discard阻止?fàn)顟B(tài)，則需要檢查系統(tǒng)環(huán)路情況。

4.4 組播igmp snooping信息檢測

檢查系統(tǒng)二層組播信號是否正常傳輸，可以在交換機進行檢測：

以華為為例，紫色即為當(dāng)前端口收到的IP流，如此IP流即為PTP：

display igmp snooping group interface 25GE 1/0/1 vlan 21| no-more

圖118 檢查組播igmp snooping情況

如上圖即可看到該端口該VLAN下存在224.0.1.129的PTP組播流，且已經(jīng)傳輸5小時30分鐘。

4.5 組播接收狀態(tài)檢測

檢查交換機是否正常收到組播流，可以在交換機進行檢測。以華為為例：

display multicast routing-table

圖119 交換機組播路由表信息截圖

圖120 檢查交換機組播接收狀態(tài)

如上圖即可看到設(shè)備192.168.99.199發(fā)送了,224.0.1.129的PTP組播流到vlanif 10虛擬端口，downstream一項則可以看到該組播流分發(fā)到了其他各個vlanif端口。

4.6 端口鏡像檢測

有時系統(tǒng)中某一設(shè)備發(fā)送和接收IP流的信息常無法直接檢測，此時可以利用端口鏡像，將被測設(shè)備的端口鏡像到檢測設(shè)備的端口，以檢查設(shè)備是否正常收到組播流。以華為為例：

observe-port 1 interface 25GE 1/0/11

interface 25GE 1/0/7

port-mirroring observe-port 1 inbound

port-mirroring observe-port 1 outbound

圖121 端口鏡像檢測

如上圖，將25G 1/0/7端口輸入輸出均映射到25G 1/0/11端口，在7端口接上被測設(shè)備，在11端口接上測試設(shè)備，即可檢測被測設(shè)備的收發(fā)IP流狀態(tài)。

5 確認交換機同步狀態(tài)時需要檢測哪些信息

5.1 PTP狀態(tài)檢測

由于現(xiàn)有系統(tǒng)中交換機已經(jīng)成為PTP分發(fā)的重要一環(huán)，因此檢查交換機的同步狀態(tài)可以幫助我們迅速確認系統(tǒng)狀態(tài)，如交換機可檢測每個開啟PTP的端口當(dāng)前的狀態(tài)，domain等信息。以華為為例：

display ptp all | no-more

圖122 PTP狀態(tài)檢測

如上圖，可發(fā)現(xiàn)此時交換機100G端口1為從上游同步的端口，其他端口向下游分發(fā)，其中100G的49、52端口PTP狀態(tài)為失敗，需確認和系統(tǒng)設(shè)計架構(gòu)是否一致，若不一致則說明系統(tǒng)PTP鏈路出現(xiàn)異常。

5.2 PTP上級時鐘檢測

由于交換機常從上游時鐘同步PTP，并向下游發(fā)送，此時需檢測交換機上游鎖定的情況。以華為為例：

display ptp all | no-more

圖123 檢查交換機PTP上級時鐘

如上圖，即可看到交換機上游時鐘的CLOCK ID、優(yōu)先級等信息，且交換機當(dāng)前鎖定狀態(tài)正常。如和系統(tǒng)設(shè)計同步架構(gòu)、系統(tǒng)實際主時鐘信息不一致，則需要檢查PTP鏈路。

5.3 PTP數(shù)據(jù)包檢測

另外由于PTP是利用數(shù)據(jù)包進行分發(fā)，因此可以檢查交換機是否正常傳輸PTP數(shù)據(jù)包。以華為為例：

reset ptp statistics interface 25GE 1/0/1

display ptp interface 25GE 1/0/1

圖124 檢查交換機PTP數(shù)據(jù)包

如上圖即可發(fā)現(xiàn)25G端口1正常接收和發(fā)送的PTP各類報文數(shù)量，重新檢測一下需看到報文數(shù)量按照預(yù)定頻率正常增長，若出現(xiàn)PTP報文數(shù)量異常則需要檢查配置和PTP傳輸鏈路。

6 命令匯總

由于交換機品牌不同其各類命令也不一樣，這里還總結(jié)了HUAWEI、CISCO、ARISTA三家交換機的常用檢測配置，以便快速查閱：

表6 檢查交換機配置

總結(jié)：