机房路由网络实战之环回测试

     环回测试是很常用的一种测试，通常用于检查和分析端口或线路问题。如下图所示，我们在设备端口上用命令loopback（某些端口上命令格式为loopback diagnostic)使接口从内部将自己发送的信号转接到自己的接收端(如红线所示)，通过检查数据发送和接收的情况来判断端口工作状态是否正常。如果需要对端口进行完全的检测，可以使用符合标准的短跳线将端口收发短接构成环。如果端口正常，可以将线路的一部分或全部包括到环中进行测试，即在线路中的某个点上进行短接构成环(如紫红色线所示)。这些点可以是在配线架、CSU/DSU、传输设备等之上。在某些类型的端口上，还可以用命令 loopback line 在端口上将对方发送的信号转接到对方的接收短，构成测试环。

     观察环回测试成功与否，首先看端口有没有形成环，如用命令 show interface 看看端口是不是已经从down状态变到up状态，状态中有没有“(looped)”的字样。端口的某些封装形式，如串行口上的PPP、帧中继等封装会检测环路，阻止端口变成up状态，所以可能要临时改为HDLC封装以便进行测试。

    

其次是通过ping 产生一定的流量，观察有没有丢包，show interface 检查端口计数器有没有显示input/output错误，有没有CRC、Frame等错误。注意在点对点类型的端口上ping 路由器本身的地址比ping 对端路由器的地址延时要小一半，原因可以参考下面的分析。在ATM等二层端口上不能直接产生测试数据包，可能需要额外的配置，如在8500交换机上可以这样配置:

    interface atm 1/0/0 //需要进行环回测试的ATM二层端口
     !
    inter atm 0.1 point-to-point
     atm pvc 0 100 interface atm 0/1/0 0 100 encap aal5snap
     ip address 172.31.20.1 255.255.255.0
     !
     如果测试发现有丢包情况，可以通过命令show controller了解更多细节情况。如以下命令显示了某ATM端口上的BIP错误情况：
    Router>show controllers atm 3/0/3
    IF Name: ATM3/0/3    Chip Base Address: BC38E000
    Port type: OC3    Port rate: 155000 Kbps    Port medium: MM Fiber
    Port status:Good Signal    Loopback:None    Flags:8308
    ...
      Key: txcell - # cells transmitted
           rxcell - # cells received
           b1     - # section BIP-8 errors
           b2     - # line BIP-8 errors
           b3     - # path BIP-8 errors
           ocd    - # out-of-cell delineation errors - not implemented
           g1     - # path FEBE errors
           z2     - # line FEBE errors
           chcs   - # correctable HEC errors
           uhcs   - # uncorrectable HEC errors

    txcell:275849733, rxcell:143010088
    b1:26, b2:104, b3:34, ocd:0
    g1:12, z2:0, chcs:0, uhcs:20
    ...

     一般而言，环回测试直接了当：观察有没有象意料中的一样形成环，形成环之后有没有发现传输错误，然后根据测试结果调整线路或者设备。但是有的时候，环路测试的结果比较有迷惑性，下面举两个例子：

     有一次在通讯机房里做环路测试，从本地E1传输设备上到本地路由器做环测试没有问题，从本地E1传输设备到远端路由器做环测试也没有问题，但从远端E1传输设备到本地路由器之间打环测试就会丢包。由于从本地E1传输设备到远端路由器做环测试没有问题，所以本地E1传输设备和远端E1传输设备之间的线路不应该有问题，但只要将这段线路包括进来之后测试就会出现丢包。最后发现原来是这个通讯机房里安装了微波传输设备，干扰大，线路屏蔽不好所以出现丢包。

     另外一次是一台8540 ATM 交换机和12406路由器ATM端口通过一段短短的尾纤相连却发现大量CRC错误，更换了端口模块、尾纤都没有排除故障，反复观察才发现原来8540交换机的时钟同步信号存在问题。

     还有一个特殊情况就是3750、3550、2950等以太网交换机在端口上发送keep alive信息以检查端口是否激活，如果端口被环回，按照默认的错误检测处理(errdisable)规则，端口将会关闭。除非设置了错误恢复(errdisable recovery)功能，否则在管理员干预之前端口不会恢复到正常工作状态。更严重的是网络中短暂的环路（如错误的连接、生成树配置错误）等都会引发这个错误，所以建议用端口配置命令no keepalive关闭端口激活检测或通过全局配置命令no errdisable detect cause loop 防止因环回错误关闭端口，中断网络连接。
 

附：点对点端口上的ping 数据观察与分析(ping 对端地址需要一个来回，ping 自己的地址需要两个来回)
测试情况，R1端口地址为172.31.20.1，对端R2地址为172.31.20.254

    R1#ping
    Protocol [ip]:
    Target IP address: 172.31.20.254  //ping R2地址
    Repeat count [5]: 1
    ...
    Sending 1, 100-byte ICMP Echos to 172.31.20.254, timeout is 2 seconds:
    !
    Success rate is 100 percent (1/1), round-trip min/avg/max = 8/8/8 ms
    (debug 输出)
    Apr 10 12:19:03.994: IP: s=172.31.20.1 (local), d=172.31.20.254 (Serial4/0/0), len 100, sending
    Apr 10 12:19:03.994:     ICMP type=8, code=0 R1发出一个Echo Request(type=8)，R2收到后以Echo Reply 相应
    Apr 10 12:19:04.002: IP: s=172.31.20.254 (Serial4/0/0), d=172.31.20.1 (Serial4/0/0), len 100, rcvd 3
    Apr 10 12:19:04.002:     ICMP type=0, code=0 R1收到Echo Reply(type=0)，计算延时(002-994=8ms)。

    R1#ping
    Protocol [ip]:
    Target IP address: 172.31.20.1  //ping R1自己的地址
    Repeat count [5]: 1
    ...
    Sending 1, 100-byte ICMP Echos to 172.31.20.1, timeout is 2 seconds:
    !
    Success rate is 100 percent (1/1), round-trip min/avg/max = 16/16/16 ms
    (debug 输出)
    Apr 10 12:18:00.106: IP: s=172.31.20.1 (local), d=172.31.20.1 (Serial4/0/0), len 100, sending
    Apr 10 12:18:00.106:     ICMP type=8, code=0 R2发出一个Echo Request(type=8)
    Apr 10 12:18:00.114: IP: s=172.31.20.1 (Serial4/0/0), d=172.31.20.1 (Serial4/0/0), len 100, rcvd 3
    Apr 10 12:18:00.114:     ICMP type=8, code=0 R2收到Echo Request，判断的目标地址为R1，所以将包发回
    Apr 10 12:18:00.114: IP: s=172.31.20.1 (local), d=172.31.20.1 (Serial4/0/0), len 100, sending
    Apr 10 12:18:00.114:     ICMP type=0, code=0 R1收到自己发出的Echo Request，以Echo Reply(type=0)相应并通过端口发送
    Apr 10 12:18:00.122: IP: s=172.31.20.1 (Serial4/0/0), d=172.31.20.1 (Serial4/0/0), len 100, rcvd 3
    Apr 10 12:18:00.122:     ICMP type=0, code=0 R2将包发回。R1收到Echo Reply (type=0),计算延时(112-106=16ms)。