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如何用环回测试检测端口工作状态

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)。