第3讲计算机网络故障诊断与排除 数据链路层故障诊断与...

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1、数据链路层故障诊断与排除本章重点介绍以下内容：数据链路层概述；网卡故障诊断与排除；网桥故障诊断与排除；交换机故障诊断与排除；数据链路层故障排除实例。数据链路层概述数据链路层利用物理层提供的服务，与对等层进行以信元为信息单位的通信，它们对其上一层网络提供服务。数据链路层的功能为：在物理层提供比特流传输服务的基础上，在通信的实体之间建立数据链路连接，传送以帧为单位的数据，通过差错控制，流量控制方法，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。数据链路层在OSI模型中的位置如图3-1所示。3.2网卡故障诊断与排除网卡是LAN的

2、接入设备，是单机与网络间架设的桥梁。它主要完成如下功能：读入由其他网络设备(路由器、交换机、集线器或其他NIC)传输过来的数据包，经过拆包，将其变成客户机或服务器可以识别的数据，通过主板上的总线将数据传输到所需设备中(CPU、RAM或硬盘驱动器)；将PC设备(CPU、RAM或硬盘驱动器)发送的数据，打包后输送至其他网络设备中。目前，市面上常见的网卡种类繁多。按所支持的带宽分，有10Mbps网卡、100Mbps网卡、10/100Mbps自适应网卡、1000Mbps网卡和10000Mbps网卡。按总线类型分，有PCI网卡

3、、ISA网卡、EISA网卡及其他总线网卡。由于历史原因，以太网的传输介质并不统一，使网卡的网络接口有些复杂，按传统介质分，以太网可分为粗缆网(AUI接口)、细缆网(BNC接口)及双绞线网(RJ45接口)，网卡相应地分为RJ-45口、IPC口(RJ45+BNC)、TPO口(RJ45)、COMBO口(RJ45+AUI+BNC)和TP口(BNC+AUI)。其中TP口现在已经很少见到。在采购网卡之前应搞清楚自己的网络需要什么接口，以免买回来以后无法使用。一般来讲，10Mbps网卡大多为ISA总线，100Mbps网卡中全部是P

4、CI总线；服务器端的网卡可能有EISA总线或其他总线。众所周知，ISA为16位总线，PCI为32位总线，PCI网卡比ISA网卡的总线多，速度快。老的网卡上用的都是分离元件，性能不稳定且设置复杂，兼容性差，且主要是采用逐帧处理技术，这种工作方式大大降低了系统的性能。针对这些缺点，后来进行了多方面的改进。例外如，提高了集成度，网卡的稳定性有所增强；采用了标准软件接口；传送方面采用了多帧处理技术，即多帧缓冲技术。发送数据时，网卡在发送前一帧的同时可以接收CPU发来的下一帧数据。同样，网卡在接收端口传来数据的同时，即可向内存

5、发送上一帧数据，但必须是整帧整帧地发送或接收数据，并非完全意义上的并行处理。最新网卡采用ASIC和最先进的元件，大大提高了性能和集成度。另外，成本也降低了许多。用网卡驱动软件优化传输操作时序，使管道任务的重叠达到最大，延时达到最小。从而得到真正并行机制，使性能平均提高了40%。在并行机制中，传送和接收是可叠加的流水过程，不再是从前的逐帧处理。在发送数据时，不等整帧装入网卡缓冲区即可开始向网络发送数据。在接收时，不等整帧进入网上缓冲区即可开始向系统内存发送数据。并行处理技术对处理精度和定时要求非常准确，当数据帧还未完全

6、发送完毕时，网卡缓冲区变空就称为下溢，网卡缓冲区里数据已满时，网络接口处又来数据或未传完便称为上溢。在接收端采用动态调整机制，其目的是将数据移入系统内存避免上溢。在接收数据期间，并行机制使用预测中断，即在网卡已确定了帧地址时，CPU就开始处理中断，同时，已收到足够长的字节以预测来帧的数据量。在CPU处理完第一个预测中断时，CPU就开始将数据从网卡缓冲区送到主存，网卡在接收第一数据帧的末字节时，CPU已准备将数据移向内存。3.2.2网卡的类型下面介绍网卡的类别和总线类型。1.网卡的类别从工作方式上来看，网卡大致有5类。

7、(1)主CPU用IN和OUT指令对网卡的I/O端口寻址并交换数据。这种方式完全依靠主CPU实现数据传送。当数据进入网卡缓冲区时，LAN控制器发出中断请求，调用ISR，ISR发出I/O端口的读写请求，主CPU响应中断后将数据帧读入内存。(2)网卡采用共享内存方式，即CPU使用MOV指令直接对内存和网卡缓冲区寻址。接收数据时数据帧先进入网卡缓冲区，ISR发出内存读写请求，CPU响应后将数据从网卡送至系统内存。(3)网卡采用DMA方式，ISR通过CPU对DMA控制器编程，DMA控制器一般在系统板上，有的网卡也内置DMA控制

8、器。DMA控制器收到ISR请求后，向主CPU发出总线HOLD请求，获CPU应答后即向LAN发出DMA应答并接管总线，同时开始网卡缓冲区与内存之间的数据传输。(4)主总线网卡能够裁决系统总线控制权，并对网卡和系统内存寻址，LAN控制器裁决总线控制权后以成组方式将数据传向系统内存，IRQ调用LAN驱动程序ISR，由ISR完成数据帧处理，并同高层协议