Базовые сведения о работе с коммутаторами Cisco
Данная статья когда-то разрабатывалась, как пособие по основам работы с коммутаторами для «самых начинающих» инженеров. Постараемся в нём рассмотреть практические аспекты работы, не закапываясь особенно в теорию коммутации. В качестве подопытной зверушки у нас будут выступать коммутатор L3 серии Cisco Catalyst 3560 – достаточно универсальная железка, позиционируемая производителем как коммутатор корпоративного класса с фиксированной конфигурацией. Может применяться, как на уровне доступа, так и на уровне распределения.
При написании статьи предполагается, что читающий уже знаком с основами работы в Cisco IOS, или способен разобраться с встроенной системой помощи, благо, что она достаточно информативна и дружелюбна. Также предполагается само собой разумеющимся хотя бы базовое знание технологий TCP/IP и модели OSI.
Базовая конфигурация режимов работы портов.
Поскольку в построении сети практически невозможно обойтись без использования VLAN, то первое, на что мы обратим внимание – это два основных режима работы портов для передачи тегированного и нетегированного трафика, или, в терминологии Cisco – trunk & access соответственно.
К access порту подключаются, как правило, оконечные устройства, не умеющие работать с тегированным трафиком, а к trunk – каналы для передачи данных по различным VLAN в сети.
Конфигурация access-порта предельно проста, и выглядит примерно так:
interface FastEthernet0/4
description –simple access port--
switchport access vlan 100
switchport mode access
Настраивается, соответственно, так:
sw1.cs.ntk#conf t
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
sw1(config)#interface fastEthernet0/4
sw1(config-if)# description --SKY-CONTROL—
Задаем описание интерфейса. Не обязательно, но очень помогает в документации сети.
sw1(config-if)# switchport access vlan 100
Устанавливаем VLAN в который будет попадать трафик при входе в этот интерфейс. Соответственно, при выходе кадров из него, метки VLAN снимаются.
sw1(config-if)# switchport mode access
Переключаем порт в режим access.
Базовая конфигурация транковых портов тоже элементарна:
interface FastEthernet0/21
description –simple trunk port--
switchport trunk encapsulation dot1q
switchport trunk allowed vlan 952, 953
switchport mode trunk
Как мы видим – добавляется только список разрешенных к прохождению VLAN (не обязательно, но в целях безопасности лучше применить) и применяемый стандарт энкапсуляции – dot1q, пропиетарный Cisco ISL, или автосогласование.
Транковый порт сам по себе не умеет работать с нетегированным трафиком, поэтому такой трафик будет просто отброшен. Для его обработки можно настроить на портах native vlan. Любой пакет, не принадлежащий к определенному VLAN будет помечаться меткой native vlan, а трафик из данного vlan будет передаваться в транковый порт нетегированным.
Стоит заметить, что конфигурация порта при переключении его из одного режима в другой не изменяется, в отличие от режима его работы. Поэтому порт, сконфигурированный, как показано ниже, будет работать в trunk. Стоит ориентироваться только на switchport mode или, на вывод информации, как будет изложено далее.
interface FastEthernet0/21
description — port — switchport access vlan 2
switchport trunk encapsulation dot1q
switchport mode trunk
Конфигурация скорости и дуплекса.
Несмотря на повсеместное распространение автосогласования работы портов, зачастую встречаются проблемы, связанные с некорректной работой автосогласования, в результате чего порт может постоянно «прыгать» из рабочего состояние в нерабочее и генерировать ошибки. Поэтому самым надежным путем решения данной проблемы является ручной перевод портов на обои концах линка в одинаковый режим работы.
Конфигурируется элементарно, следующими командами:
sw1(config-if)#speed?
10 Force 10 Mbps operation
100 Force 100 Mbps operation
auto Enable AUTO speed configuration
sw1(config-if)#duplex?
auto Enable AUTO duplex configuration
full Force full duplex operation
half Force half-duplex operation
О диагностике проблем, связанных с автосогласованием будет сказано далее.
Сами VLAN создаются так:
ors-sw-ortpc(config)#vlan 777
ors-sw-ortpc(config-vlan)#name test_vlan
ors-sw-ortpc(config-vlan)#exit
Просмотр информации о созданных VLAN – show vlan
Catalyst 3560 поддерживает до 1005 созданных VLAN. Возникает вопрос – что делать, если число созданных VLAN подходит к концу, а нужно подключить скажем, новый сегмент сети? Или же, до новой БС присоединяющий оператор выделил 1 VLAN, а нам нужно пробрасывать свой VLAN. В таком случае можно использовать dot1q tunneling, или Q-in-Q – двойное тегирование VLAN. В таком случае на входе транспорта внуть одного VLAN упаковываются остальные VLAN, и распаковываются на выходе. Сражу стоит отметить что 29хх серия Catalyst, в отличие от 35xx, 37xx такой режим работы не поддерживает.
Настраивается тоже достаточно элементарно:
sw1#conf t
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
sw1(config)#interface fa0/17
sw1(config-if)#description – QinQ double encapsulation — sw1(config-if)#switchport mode dot1q-tunnel
sw1(config-if)#switchport access vlan 77
interface FastEthernet0/17
switchport access vlan 77
switchport mode dot1q-tunnel
end
Таким образом настроенный порт все приходящие пакеты будет энкапсулировать в VLAN 77, который и будет виден для всех устройств, находящихся далее. Достаточно передать данный VLAN до того узла, на котором необходимо развернуть обратно, и там распаковать, используя аналогичные настройки порта.
При этом, возможно, нужно будет увеличить MTU по данному пути на 4 байта, для обеспечения дополнительной метки vlan tag.
Адресация и маршрутизация.
Catalyst 3560 может работать как на третьем уровне сетевой модели, так и на втором. В любом случае для доступа к нему необходимо присвоить ему IP адрес в требуемом VLAN (как правило, для управления устройствами выделяется отдельный VLAN) и настроить маршрутизацию.
interface Vlan100
ip address 192.168.10.254 255.255.255.0
ip default-gateway 192.168.10.1
Тем самым мы назначили коммутатору IP-адрес 192.168.10.254/24 в 100м VLAN и установили шлюзом по умолчанию 192.168.10.1. При такой схеме коммутатор используется как L2. Включить L3 маршрутизацию можно командой ip routing. При этом становится возможным задавать множество маршрутов, и просматривать, соответственно, таблицу маршрутизации (show ip route). Естественно, перед переключение необходимо сначала указать маршруты, чтобы не потерять управление коммутатором из другой сети.
conf t
ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.10.1
Получение и обработка информации.
Думаю, тут стоит рассмотреть практические примеры с пояснениями:
show interfaces status – выводит общую информацию по всем портам.
sw1#show interfaces status
Port Name Status Vlan Duplex Speed Type
Fa0/1 Sector-1 connected trunk a-full a-100 10/100BaseTX
Fa0/2 Sector-2 connected trunk a-full a-100 10/100BaseTX
Fa0/3 Sector-3 connected trunk a-full a-100 10/100BaseTX
Fa0/4 notconnect 1 auto auto 10/100BaseTX
Fa0/5 port connected 100 a-full a-100 10/100BaseTX
Fa0/6 connected trunk full 100 10/100BaseTX
Fa0/7 disabled 100 auto auto 10/100BaseTX
Здесь мы можем видеть:
Собственно, сам порт, его имя (задаваемое description).
Status – порта – подключен и поднят (connected)/не подключен физически (notconnect) либо административно отключен (disabled).
Vlan – режим работы порта – trunk, или соответствующий access vlan.
Дуплекс и скорость порта – авто, или же жестко заданные установки (Fa0/6 – принудительно в режиме 100 Mb, full duplex.), Обратите внимание что на нерабочих интерфейсах прописано auto.
sh interfaces – просмотр подробной информации об указанном интерфейсе.
sw1#sh interfaces fa0/21
FastEthernet0/21 is up, line protocol is up (connected)
Hardware is Fast Ethernet, address is 001f.0001.0001 (bia 001f.0001.0001)
Description: — some port — MTU 1500 bytes, BW 100000 Kbit, DLY 100 usec,
reliability 255/255, txload 1/255, rxload 2/255
Encapsulation ARPA, loopback not set
Keepalive set (10 sec)
Full-duplex, 100Mb/s, media type is 10/100BaseTX
input flow-control is off, output flow-control is unsupported
ARP type: ARPA, ARP Timeout 04:00:00
Last input 00:00:00, output 00:00:06, output hang never
Last clearing of «show interface» counters 17w4d
Input queue: 0/75/0/0 (size/max/drops/flushes); Total output drops: 0
Queueing strategy: fifo
Output queue: 0/40 (size/max)
5 minute input rate 1056000 bits/sec, 203 packets/sec
5 minute output rate 551000 bits/sec, 269 packets/sec
1015031190 packets input, 556493190204 bytes, 0 no buffer
Received 8800603 broadcasts (0 multicasts)
0 runts, 0 giants, 0 throttles
0 input errors, 0 CRC, 0 frame, 0 overrun, 0 ignored
0 watchdog, 5337282 multicast, 0 pause input
0 input packets with dribble condition detected
1761812043 packets output, 340685749958 bytes, 0 underruns
0 output errors, 0 collisions, 0 interface resets
0 babbles, 0 late collision, 0 deferred
0 lost carrier, 0 no carrier, 0 PAUSE output
0 output buffer failures, 0 output buffers swapped out
Is up, line protocol is up (connected) — Первое «up» относится к состоянию физического уровня передачи данных интерфейса. Сообщение «line protocol up» показывает состояние уровня канала передачи данных для данного интерфейса и означает, что интерфейс может отправлять и принимать запросы keepalive.
Для сравнения
FastEthernet0/4 is down, line protocol is down (notconnect) – порт отключен.
FastEthernet0/7 is administratively down, line protocol is down (disabled) – отключен административно (shutdown).
Full-duplex, 100Mb/s (полнодуплексный, 100 Мбит/с) — текущая скорость и режим дуплексирования для данного интерфейса. Заметьте, что сейчас невозможно узнать – было ли включено автосогласование для порта.
Input queue: 0/75/0/0 (size/max/drops/flushes); Total output drops: 0
– очередь входа для пакетов. На коммутаторах данной серии не используется, но служит для отброса пакетов с низким приоритетом в случае перегрузки CPU. Общее число сбросов. Стоит заметить, что типичной причиной сброса пакетов может быть прием трафика в канал с меньшей пропускной способностью из более широкого канала.
5 minute input rate 1056000 bits/sec, 203 packets/sec
5 minute output rate 551000 bits/sec, 269 packets/sec
Скорость ввода/вывода трафика за 5 минут – в битах и пакетах. Возможно подсчитывать трафик за иные промежутки времени – для этого используется команда load-interval. Однако, это ведет к увеличению загрузки CPU.
sw1(config)#int fa0/1
sw1(config-if)#load-interval?
<30-600> Load interval delay in seconds
1015031190 packets input, 556493190204 bytes, 0 no buffer
Received 8800603 broadcasts (0 multicasts)
0 runts, 0 giants, 0 throttles
0 input errors, 0 CRC, 0 frame, 0 overrun, 0 ignored
0 watchdog, 5337282 multicast, 0 pause input
0 input packets with dribble condition detected
1761812043 packets output, 340685749958 bytes, 0 underruns
0 output errors, 0 collisions, 0 interface resets
0 babbles, 0 late collision, 0 deferred
0 lost carrier, 0 no carrier, 0 PAUSE output
0 output buffer failures, 0 output buffers swapped out
Далее показаны текущие счетчики ошибок, являющиеся важнейшим инструментом в диагностике возникающих проблем.
Счетчики ошибок на самом деле разбросаны по разным местам IOS, но для примера можно рассмотреть следующее:
sw1#sh interfaces fa0/1 counters errors
Port Align-Err FCS-Err Xmit-Err Rcv-Err UnderSize
Fa0/1 0 0 0 3 1.46E+08
Port Single-Col Multi-Col Late-Col Excess-Col Carri-Sen Runts Giants
Fa0/1 0 0 0 0 0 3 64
Счетчик и некоторые рекомендации:
Align-Err
Количество ошибок выравнивания.
Как правило, увеличение данного счетчика свидетельствует о проблемах согласования дуплексных режимов, либо о наличии проблемы на физическом уровне.
collisions
Число коллизий произошедших до окончания передачи пакета. Нормальное явление для полудуплексного интерфейса. Быстрый рост счетчика может быть вызван высокой загрузкой интерфейса, либо несоответствием режимов дуплекса.
CRC
Несовпадение контрольной суммы кадра.
Обычно является результатом конфликтов, но может указывать и на физическую неполадку. В некоторых случаях возможны наводки на физику ЛВС, либо помехи.
pause input
Подключенное устройство запрашивает приостановку передачи трафика при переполнении его буфера.
Excess-ColПодобно коллизиям не должно наблюдаться на полнодуплексном интерфейсе.
FCS-Err
Ошибки в контрольной последовательности кадров.
Как правило, увеличение данного счетчика свидетельствует о проблемах согласования дуплексных режимов, либо о наличии проблемы на физическом уровне.
ignored
Может быть признаком широковещательного шторма в сети.
Late-Col
Коллизии на последних этапах передачи кадра. Не должны наблюдаться на полнодуплексном порту.
lost carrier
Потеря несущей. Проблемы на физическом уровне.
Underruns
Скорость передатчика превышает возможности коммутатора.
Undersize
Полученные кадры с размером меньше минимума. Необходимо проверить устройство, посылающее такие кадры.
Для получения подробной информации по обработанным пакетам можно использовать команду
sh controllers ethernet-controller
Пример вывода:
sw1 #sh controllers ethernet-controller fa0/21
Transmit FastEthernet0/1 Receive
665578020 Bytes 662563391 Bytes
3057832162 Unicast frames 2887447872 Unicast frames
2443399319 Multicast frames 100518228 Multicast frames
132541948 Broadcast frames 90307083 Broadcast frames
0 Too old frames 533536518 Unicast bytes
0 Deferred frames 3228404572 Multicast bytes
0 MTU exceeded frames 1010212552 Broadcast bytes
0 1 collision frames 0 Alignment errors
0 2 collision frames 0 FCS errors
0 3 collision frames 0 Oversize frames
0 4 collision frames 145990113 Undersize frames
0 5 collision frames 0 Collision fragments
0 6 collision frames
0 7 collision frames 735750877 Minimum size frames
0 8 collision frames 1557036200 65 to 127 byte frames
0 9 collision frames 305275380 128 to 255 byte frames
0 10 collision frames 95908725 256 to 511 byte frames
0 11 collision frames 126755638 512 to 1023 byte frames
0 12 collision frames 257546363 1024 to 1518 byte frames
0 13 collision frames 0 Overrun frames
0 14 collision frames 0 Pause frames
0 15 collision frames
0 Excessive collisions 0 Symbol error frames
0 Late collisions 0 Invalid frames, too large
0 VLAN discard frames 64 Valid frames, too large
0 Excess defer frames 0 Invalid frames, too small
521536351 64 byte frames 145990113 Valid frames, too small
3679829207 127 byte frames
317941784 255 byte frames 0 Too old frames
197523329 511 byte frames 64 Valid oversize frames
114203781 1023 byte frames 0 System FCS error frames
802738977 1518 byte frames 0 RxPortFifoFull drop frame
0 Too large frames
0 Good (1 coll) frames
0 Good (>1 coll) frames
На этом позвольте закончить, все дополнительное уже мало укладывается в рамки данной статьи.
Использованные источники:
www.cisco.com