Network Interface 網絡介面

前言

今次寫一個比較入門的課題,就是網絡設備上的 Interface 設定。理論不多,主要以介紹一些學習網絡時會遇到的名詞為主。我們就從 show interface入手,看看 Interface 上有什麽參數。


請按 ⬇️  查看說明。

SW1#show interfaces fastEthernet 1/0/1 
FastEthernet1/0/1 is up, line protocol is up (connected) 1️⃣ ⬇️
 Hardware is Fast Ethernet, address is 0016.468f.c383 (bia 0016.468f.c383) 2️⃣ ⬇️
 Description: Management 3️⃣ ⬇️
 MTU 1500 bytes 4️⃣ ⬇️, BW 100000 Kbit 5️⃣ ⬇️, DLY 100 usec 6️⃣ ⬇️,
 reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255 7️⃣ ⬇️
 Encapsulation ARPA, loopback not set
 Keepalive set (10 sec)
 Full-duplex 8️⃣ ⬇️, 100Mb/s 9️⃣ ⬇️, media type is 10/100BaseTX 1️⃣ 0️⃣ ⬇️
 input flow-control is off, output flow-control is unsupported 1️⃣ 1️⃣ ⬇️
 ARP type: ARPA, ARP Timeout 04:00:00
 Last input never, output 00:00:00, output hang never
 Last clearing of "show interface" counters never
 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 1000 bits/sec, 2 packets/sec 1️⃣ 2️⃣ ⬇️
 5 minute output rate 1000 bits/sec, 2 packets/sec
 457 packets input, 37444 bytes, 0 no buffer
 Received 94 broadcasts (0 multicasts)
 0 runts, 0 giants, 0 throttles
 0 input errors, 0 CRC, 0 frame, 0 overrun, 0 ignored
 0 watchdog, 69 multicast, 0 pause input
 0 input packets with dribble condition detected
 1095 packets output, 87569 bytes, 0 underruns
 0 output errors, 0 collisions, 1 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

Interface 狀態

這是 Interface 現時的 Layer 1 (L1) 與 Layer 2 (L2) 的狀態,FastEthernet1/0/1 is up 表示 L1 運作正常,line protocol is up 表示 L2 運作無誤。如果兩個 Layer 狀態都是 Up 的話,我們可以很專業地跟人家說這個 Interface 是「Up Up」的,我們可以用 shutdown 來把 Interface 關掉,用 no shutdown 把 Interface 開啟。

SW1(config)#int fastEthernet 1/0/15
SW1(config-if)#shutdown
SW1(config)#int fastEthernet 1/0/15
SW1(config-if)#no shutdown

如果 L1 不能 Up 就要檢查網絡線和接頭,如果 L1 Up 而 L2 不能 Up 就很難說,網絡線和 L2 Protocol 設定都要檢查。

Interface 類別

就是這 Interface 是 Fast Ethernet 還是 Gigabit Ethernet 什麼的。留意如果是 VLAN Interface 的話會顯示 EtherSVI,SVI 即是 Switched Virtual Interface 的意思。後面那一串當然是 Interface 的 MAC Address。

Description

用來寫上關於這個 Interface 資訊,通常會寫這個 Interface 接駁著什麼 Host 或者 Switch 方便管理。更改 description 的方法如下。

SW1(config)#int gigabitEthernet 1/0/1
SW1(config-if)#description Connect to Internet

SW1#show interfaces gigabitEthernet 1/0/1
GigabitEthernet1/0/1 is administratively down, line protocol is down (disabled)
 Hardware is Gigabit Ethernet, address is 0016.468f.c381 (bia 0016.468f.c381)
 Description: Connect to Internet
 MTU 1500 bytes, BW 10000 Kbit, DLY 1000 usec,
 reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255

<--Output Omitted-->

Maximum Transmission Unit 最大傳輸單位

MTU 是 Maximum Transmission Unit 的縮寫,話說在古代網絡世界裡,網絡連接很多時都是 Shared Media,例如用 Hubs 接駁多台電腦。但 Hubs 的運作跟 Switch 不同,Hubs 同一時間只容許一台電腦傳送,而且當時傳送速度不高,為了避免一台電腦長時間佔用了網絡,就有了最大傳輸單位 (MTU),如果要傳送的訊息大於 MTU,Host 就要把訊息切割成小於 MTU 設定的小塊分開傳送,MTU 值通常預設在 1500 Bytes。舉例:Host A 想傳送 4000 Bytes 的資料,會把 4000 Bytes 分割成兩個 1500 Bytes 和一個 1000 Bytes 的小塊來傳送。一般情況下,我們不會更改 MTU。

如把 MTU 設得過大,中間遇到不支援的設備,訊息就被丢棄。相反如果設定太小,就會造成浪費頻寬,因為網絡設備或 Host 把 L2 Frame 傳送出去時,都需要加入目的地 MAC Address 和用作 Error Checking 的檢查碼,把資訊打包起來才送出去。這些用來打包的東西加起來總共有 18 Bytes。如果把 MTU 設定太少就增加了打包的次數,而浪費頻寬了。

經過深思熟慮後覺得還是要更改 MTU 嗎?可用以下指令。但需要重開 Switch 才生效。

SW1(config)#system mtu ?
 <1500-1998> MTU size in bytes
 jumbo Set Jumbo MTU value for GigabitEthernet or TenGigabitEthernet
 interfaces
 routing Set the Routing MTU for the system

SW1(config)#system mtu 1700
Changes to the system MTU will not take effect until the next reload is done
SW1(config)#end
SW1#wri mem
Building configuration...
[OK]
TEST1#reload
Proceed with reload? [confirm]
SW1#reload

SW1#show interfaces fastEthernet 1/0/1
FastEthernet1/0/1 is up, line protocol is up (connected)
 Hardware is Fast Ethernet, address is 0014.1c0e.4383 (bia 0014.1c0e.4383)
 MTU 1700 bytes, BW 100000 Kbit, DLY 100 usec,
 reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255
 Encapsulation ARPA, loopback not set

Bandwidth 頻寬

BW 很明顯就是 Bandwidth 的意思吧。可以用 Bandwidth 指令去更改。

SW1(config-if)#bandwidth ?
 <1-10000000> Bandwidth in kilobits
 inherit Specify how bandwidth is inherited

SW1(config-if)#bandwidth 50000

但留意留意留意!在這裡更改的 Bandwidth 並沒有真正把 Interface 的傳輸頻寬更改了!此數值只用作給 Routing Protocol 和 STP 等用來計算 Cost 之用。

Delay 遲緩

DLY 代表 Interface 的 Delay 值,跟 Bandwidth 不同但有著莫大關係,你可以幻想一下,如果網絡線是一條隊道,Data 是車輛,Bandwidth 就是這條隊道每秒可以讓多少輛車通過,而 Delay 就是車輛要行多久才走完這條隊道。例如香港紅磡海底隊道就是一條 Delay 小 (如果不塞車的話,基本上 1 分鐘就走完了),可惜 BW 也很小的隊道,成為香港人的 EQ 試煉場。😡

interface

留意留意留意!把 Delay 改小傳輸並不會真的加快了,同樣只是給 Protocol 用來計 Cost。可用以下指令設定 delay 值。

SW1(config-if)#delay ?
 <1-16777215> Throughput delay (tens of microseconds)

SW1(config-if)#delay 5000

Reliability, Txload, Rxload

Reliability,Txload 和 Rxload 同樣用作計 Cost,例如 EIGRP 會使用到這些值去計算出 Metric。如想了解可查看:Enhanced Interior Gateway Routing Protocol (EIGRP) 增強型內部網關路由協定

傳輸方式

這是讀網絡不可不知的概念,3 種傳輸方式分別是:Simplex 單工、Half Duplex 半雙工和 Full Duplex 全雙工。

Simplex 單工

單工傳輸就是單向的傳輸,一邊是發出訊號,另一邊只有接收信號。例如透過大氣電波接收的電視訊號就是單工,由電視台發出訊號,電視機透過天線接收。TVB 播什麼你看什麼,就算覺得劇情爛到要說髒話也無法把髒話回傳給電視台編劇。

Half Duplex 半雙工

半雙工則是有來有往的,不過同一時間只能有一個方向的傳輸發生。對講機 (Walkie-talkie) 是一個很好的例子,當你要說話時要按機上的按鈕佔據頻道,說完就放手等待對方回覆。

Full Duplex 全雙工

全雙工則是同一時間支援收發。現代的電話系統都是全雙工,當你和女朋友在電話吵架時,無論你在說什麼,她也同時在另一邊不斷的責罵,此時你就知道全雙工系統運作正常。

Cisco 設備沒有單工設定,duplex 預設是 auto,如想手動在 Half Duplex 和 Full Duplex 中作出選擇,可用以下指令。

SW1(config-if)#duplex ?
 auto Enable AUTO duplex configuration
 full Force full duplex operation
 half Force half-duplex operation

SW1(config-if)#duplex full 

Speed 介面速度

Speed 就是 Interface 把 Data 送上網絡線的速度,由 10、100、1000 或更高速都有,視乎 Interface 的種類。預設是 auto,可用以下指令更改。

SW1(config-if)#speed ?
 10 Force 10 Mbps operation
 100 Force 100 Mbps operation
 auto Enable AUTO speed configuration

SW1(config-if)#speed 10

Media Type

Media Type 的種類超級多,幸好是不用做設定的,不過趁機認識一下也相當有趣。我們經常在產品目錄上看到的 100BASE-T、1000BASE-CX 等等到底是什麼意思呢?

BASE 前面的數字當然就是指 Bandwidth。現時比較普遍的有以下幾款。

頻寬 全名 例子
10 Ethernet 10BASE-F
100 Fast Ethernet 100BASE-T
1000 Gigabit Ethernet 1000BASE-X
10G 10 Gigabit Ethernet 10GBASE-SR
40G 40 Gigabit Ethernet 40GBASE-T
100G 100 Gigabit Ethernet 100GBASE-ZR

至於 Base 後面的字母就複雜得多了。第一個字母代表網絡線種類。

字母 種類 詳細
T Twisted-Pair Cable 即我們很常使用的雙絞線,長度 < 100 公尺
K Copper Backplane
C Balanced Copper Cable
F Optical Fiber Cable
B Two wavelengths over a Single Optical Cable
S Short-range multi-mode Optical Cable 長度 < 100 公尺
L Long-range Single / Multi-mode Optical Cable 100 公尺 至 10 公里
E Extended-range Optical Cable 10 公里 至 40 公里
Z High wavelength over Long-range Single-mode cable

而第二個字母則代表 Coding Scheme 編碼方案,原來把二進位訊息送上網絡線之前需要做一些編碼,去確保送出和接收都正確無誤,Coding Scheme 就是編碼的方法。不過這已經超出網絡工程師的範疇了,在此只能作簡單介紹,詳細就留給電訊工程師學習吧。

字母 解釋
X  4B/5B Block Coding 或 8B/10B Block Coding
R  64B/66B Block Coding

QoS 資訊

這些是關於這個 Interface 的 QoS (Quality of Service) 設定,有興趣的話可參考以下三篇關於 QoS 的文章:頻寬管理路由器的服務品質交換器的服務品質

Counters 計數器

最後面一大堆的數字就是 Counters,記錄著這個 Interface 由開機至今所有的流量數據。特別想說的是在 Troubleshooting 時會比較留意 errors 和 CRC 的數字,如果不斷上升的話,很多時是 L1 出了問題,如有此情況就要把網絡線測試一下了。

有時我們想把數據重設來判斷問題是否已經解決了,可用以下指令。

SW1#clear counters gigabitEthernet 1/0/1
Clear "show interface" counters on this interface [confirm]

–>

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2017-02-05

Posted In: Layer 1 網絡技術

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