物理層是 OSI 分層結(jié)構(gòu)體系中最基礎(chǔ)的一層，它建立在通信媒體的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)和通信媒體的物理接口，為數(shù)據(jù)鏈路實(shí)體之間進(jìn)行透明傳輸，為建立、保持和拆除計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)之間的物理連接提供服務(wù)。
物理層的故障主要表現(xiàn)在設(shè)備的物理連接方式是否恰當(dāng)；連接電纜是否正確；MODEM、CSU/DSU 等設(shè)備的配置及操作是否正確。
確定交換機(jī)端口物理連接是否完好的最佳方法是使用 display interface 命令，檢查每個(gè)端口的狀態(tài)，解釋屏幕輸出信息，查看端口狀態(tài)、協(xié)議建立狀態(tài)和EIA狀態(tài)
數(shù)據(jù)鏈路層的主要任務(wù)是使網(wǎng)絡(luò)層無(wú)須了解物理層的特征而獲得可靠的傳輸。數(shù)據(jù)鏈路層為通過(guò)鏈路層的數(shù)據(jù)進(jìn)行打包和解包、差錯(cuò)檢測(cè)和一定的校正能力，并協(xié)調(diào)共享介質(zhì)。在數(shù)據(jù)鏈路層交換數(shù)據(jù)之前，協(xié)議關(guān)注的是形成幀和同步設(shè)備。
查找和排除數(shù)據(jù)鏈路層的故障，需要查看交換機(jī)的配置，檢查連接端口的共享同一數(shù)據(jù)鏈路層的封裝情況。每對(duì)接口要和與其通信的其他設(shè)備有相同的封裝。通過(guò)查看交換機(jī)的配置檢查其封裝，或者使用 display 命令查看相應(yīng)接口的封裝情況。
1、以太網(wǎng)功能和性能的常見(jiàn)問(wèn)題
1.1過(guò)度沖突
以太網(wǎng)采用的是一種先監(jiān)聽(tīng)后發(fā)送的爭(zhēng)用型媒體訪問(wèn)方法（CSMA/CD），因而LAN上發(fā)生一些沖突不可避免，但如果沖突過(guò)于頻繁發(fā)生，則是不正常的，這一般是由下列原因造成的：
電纜連接距離超過(guò)了網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)規(guī)范，例如：10Base-T 的以太網(wǎng)上，每個(gè)工作站應(yīng)使用長(zhǎng)度不超過(guò)100 米的電纜連接到交換機(jī) 上。這種沖突一般在以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀前64 字節(jié)已正確發(fā)送之后出現(xiàn)，稱為后沖突；
違反了以太網(wǎng)的 5-4-3 規(guī)則，即LAN 最多有5 個(gè)分段、任何兩個(gè)站點(diǎn)間不能超過(guò)4 個(gè)中繼器、只有3個(gè)網(wǎng)段可以連接工作站（其余兩段用于連接網(wǎng)段，即用沒(méi)有工作站的網(wǎng)段連接兩個(gè)中繼器）。
1.2嚴(yán)重噪音干擾
以太網(wǎng)易受電磁干擾，使發(fā)送的比特串被電纜上的噪音所破壞。噪音一般是由下列原因引起的：
網(wǎng)絡(luò)電纜太靠近某個(gè)電氣設(shè)備，如電機(jī)。
網(wǎng)絡(luò)電纜走向與電源電纜并行。
網(wǎng)絡(luò)電纜連接末端的導(dǎo)線未扭轉(zhuǎn)的長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，從而在這段未扭轉(zhuǎn)的并行導(dǎo)線上產(chǎn)生電磁場(chǎng)而出現(xiàn)干擾（這稱為近端串音）。
100Base-TX 網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)該使用5 類雙絞線而錯(cuò)誤使用了3 類雙絞線。
一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)以太網(wǎng)的沖突率在合理范圍內(nèi)，而在接收端出現(xiàn)CRC 校驗(yàn)錯(cuò)誤急劇增加的現(xiàn)象，應(yīng)該考慮可能是噪音的影響。
1.3異常幀問(wèn)題
(1) 幀的超時(shí)傳輸?shù)默F(xiàn)象
這主要是由于以太網(wǎng)口的接口故障造成的。以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的最大長(zhǎng)度為1518 字節(jié)
因此可以定義一個(gè)數(shù)據(jù)包的最大發(fā)送時(shí)間。當(dāng)以太網(wǎng)接口開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，計(jì)時(shí)器就開(kāi)始啟動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)允許的最大傳輸時(shí)長(zhǎng)時(shí)，接口的控制功能將停止該數(shù)據(jù)包的傳輸。這個(gè)功能一旦發(fā)生故障，就產(chǎn)生了數(shù)據(jù)包的超時(shí)傳輸?shù)默F(xiàn)象。
(2) 過(guò)多的碎片幀（指小于64 字節(jié)的幀）
大多數(shù)的碎片幀是由于過(guò)度沖突造成的。但如果沖突在合理范圍內(nèi)或交換式以太網(wǎng)環(huán)境中，出現(xiàn)大量的碎片幀一般是以太網(wǎng)接口的故障造成。
(3) 大量的非整數(shù)字節(jié)幀
一般是以太網(wǎng)接口的故障造成。
1.4性能問(wèn)題
以太網(wǎng)性能好壞的判定應(yīng)將當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀況與以前進(jìn)行的以太網(wǎng)基線分析的數(shù)據(jù)相比較來(lái)得出結(jié)論。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)性能與基線相比有很大下降時(shí)，可能是下列原因造成的：
過(guò)分的帶寬使用。一般而言，對(duì)以太網(wǎng)這種基于廣播技術(shù)的局域網(wǎng)，非交換式的以太網(wǎng)帶寬利用率大約在30%左右。
如果過(guò)分利用了帶寬，例如，以太網(wǎng)上接入的主機(jī)數(shù)量過(guò)多，一般就會(huì)出現(xiàn)明顯的速度變慢的現(xiàn)象，此時(shí)應(yīng)當(dāng)減少接入的主機(jī)數(shù)或采用“微分段”的方法。
廣播風(fēng)暴。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上有過(guò)多的廣播包（一般廣播包所占百分比應(yīng)在一位以內(nèi)）傳輸，也將使網(wǎng)絡(luò)速度急劇下降。
2、由以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)形式差異產(chǎn)生的問(wèn)題
2.1 幀格式的匹配問(wèn)題
以太網(wǎng)口對(duì)接收到的幀能夠識(shí)別其格式，但對(duì)發(fā)送的幀只能選擇一種幀格式。兩臺(tái)以太網(wǎng)設(shè)備之間只有采用相同的鏈路層協(xié)議連接時(shí)，才能可靠通信。當(dāng)協(xié)議不匹配時(shí)，常見(jiàn)故障現(xiàn)象是線路和接口物理上正常，但相互無(wú)法Ping 通。
2.2 工作方式匹配問(wèn)題
10Base-T、100Base-TX、100Base-FX 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定有全雙工和半雙工兩種工作方式。在使用交換機(jī) 時(shí)，應(yīng)以半雙工方式工作；在使用以太網(wǎng)交換機(jī)時(shí)，若交換機(jī)以半雙工方式工作，則交換機(jī)的以太網(wǎng)接口也應(yīng)以半雙工方式工作；若交換機(jī)以全雙工方式工作，則交換機(jī)的以太網(wǎng)接口也應(yīng)以全雙工方式工作。
當(dāng)以太網(wǎng)設(shè)備間的工作方式不匹配時(shí)，常見(jiàn)故障現(xiàn)象是：網(wǎng)絡(luò)流量增大時(shí)，配置為半雙工方式的一側(cè)顯示網(wǎng)絡(luò)嚴(yán)重沖突（如連接交換機(jī)則整個(gè)網(wǎng)段上所有機(jī)器都顯示網(wǎng)絡(luò)沖突嚴(yán)重），配置為全雙工方式的一側(cè)則顯示接收了大量的錯(cuò)誤報(bào)文，同時(shí)伴有雙方報(bào)文丟棄嚴(yán)重的現(xiàn)象。
2.3 工作速率的匹配問(wèn)題
在使用非屏蔽雙絞線連接以太網(wǎng)，且連接雙方中至少有一方支持100Base-TX 的情況下，還需考慮速率匹配問(wèn)題。如果雙方的工作速率設(shè)置不匹配，即一方工作于100Mbit/s 模式，而另一方工作于10Mbit/s 模式，則故障表現(xiàn)為：配置為100Mbit/s的一方顯示沒(méi)有連接；配置為10Mbit/s 的一方顯示連接建立，但接口指示燈（Activity）持續(xù)快速閃爍，并且不能正常收發(fā)。
2.4 電纜連接問(wèn)題
10Base-T 使用兩種類型的雙絞線：直通網(wǎng)線和交叉網(wǎng)線。交叉網(wǎng)線用于同種類型的設(shè)備互連，如：將一個(gè)交換機(jī)和另一個(gè)交換機(jī) 連接起來(lái)；將一個(gè)交換機(jī) 和以太網(wǎng)交換機(jī)連接起來(lái)，將一個(gè)交換機(jī)和另一個(gè)交換機(jī)連接起來(lái)。
另外，主機(jī)直接連接交換機(jī)也要用交叉網(wǎng)線。直通網(wǎng)線用于不同類型的設(shè)備互連，如：將主機(jī)連接到交換機(jī)或交換機(jī)上；交換機(jī) 或交換機(jī)連接到交換機(jī)上。
使用了錯(cuò)誤的電纜是以太網(wǎng)局部工作不正常的常見(jiàn)原因。
3、以太網(wǎng)故障處理的一般步驟
當(dāng)網(wǎng)絡(luò)工作不正常時(shí)，首先是要確定故障是否確實(shí)出現(xiàn)在局域網(wǎng)上。一般采用如下。
方法判別： 從位于同一局域網(wǎng)的主機(jī)使用Ping 程序來(lái)測(cè)試交換機(jī)以太網(wǎng)口的可達(dá)性，如果無(wú)返回報(bào)文或返回報(bào)文時(shí)延很大，或丟包現(xiàn)象嚴(yán)重，則以太網(wǎng)工作不正常。
使用display 命令查看交換機(jī)以太網(wǎng)口的統(tǒng)計(jì)信息，如果觀察接收到的錯(cuò)誤幀數(shù)目快速增加，也可確定以太網(wǎng)工作不正常。
確定是以太網(wǎng)的故障后，就可以按照OSI 模型來(lái)分層進(jìn)行故障處理：
第一步：查看主機(jī)和交換機(jī)的局域網(wǎng)連接是否正確。
若使用交換機(jī)連接以太網(wǎng)，請(qǐng)確認(rèn)交換機(jī)上的相應(yīng)連接（link）指示燈的亮滅狀態(tài)。如果均為亮則表明主機(jī)與交換機(jī)的以太網(wǎng)接口以及網(wǎng)線物理上是正常的，否則請(qǐng)更換網(wǎng)卡、網(wǎng)線、交換機(jī)或其相應(yīng)接口模塊等物理設(shè)備。
第二步：考慮速率匹配問(wèn)題。
在檢查交換機(jī)以太網(wǎng)接口連接問(wèn)題時(shí)，以下兩條提示信息很有幫助。這兩條信息都是在用戶執(zhí)行速率選擇命令或連接網(wǎng)線時(shí)輸出在控制臺(tái)上的：
兩臺(tái)交換機(jī)的以太網(wǎng)接口，用交叉網(wǎng)線連接，一端為10Mbit/s（不支持100Mbit/s），
另一端為10/100Mbit/s 自適應(yīng)（強(qiáng)制工作在100Mbit/s），并未見(jiàn)到下面警告信息
Ethernet 0: Warning--the link partner do not support 100M mode
Ethernet 0: Warning--the link partner may not support 10M mode
其中第一條提示信息表明交換機(jī)以太網(wǎng)接口檢測(cè)到所連接的對(duì)端不支持100Mbit/s 工作速率，而本端的配置為強(qiáng)制工作在100Mbit/s 速率下。此時(shí)用戶應(yīng)確認(rèn)對(duì)端也進(jìn)行了相應(yīng)配
第二條提示信息表明交換機(jī)以太網(wǎng)接口檢測(cè)到所連接的對(duì)端有可能不支持10Mbit/s工作速率，而本端的配置為強(qiáng)制工作在10Mbit/s 速率下。
此時(shí)用戶應(yīng)確認(rèn)對(duì)端能夠工作于10Mbit/s 速率下。不過(guò)，當(dāng)交換機(jī)快速以太網(wǎng)接口連接交換機(jī)的10/100Mbit/s 自適應(yīng)端口時(shí)，此條信息并不意味著設(shè)置錯(cuò)誤。
第三步：查看主機(jī)和交換機(jī)的以太網(wǎng)接口
查看主機(jī)和交換機(jī)的以太網(wǎng)接口的IP 地址是否位于同一子網(wǎng)內(nèi)，即二者的網(wǎng)段地址必須是相同的，僅僅是主機(jī)地址不相同。如果不在同一子網(wǎng)內(nèi)，請(qǐng)重新設(shè)置IP 地址。
第四步：查看鏈路層協(xié)議是否匹配。
第五步：查看以太網(wǎng)接口的工作方式是否正確
第六步：常用以太網(wǎng)故障相關(guān)的命令：
交換機(jī)提供了一套完整的命令集，可以用于監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)環(huán)境的工作狀況和解決基本的網(wǎng)絡(luò)故障。主要包括以下命令： ping、 tracert、 display 、 reset 命令、 debugging 、debugging ethernet。
4、常見(jiàn)交換機(jī)故障診斷
