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Catalyst 6500 ARP/CAM 表问题

2015-07-13

  Catalyst 6500 ARP/CAM 表问题:

  Catalyst 交换机维护若干类型的表,这些表经过调整,适用于第 2 层交换或多层交换 (MLS),并且保存在非常快速的存储器中,以便可以并行比较帧或数据包内的许多字段。

  · ARP —映射一个IP地址对MAC地址为了提供在第2层广播域内的IP通信。例如,主机 B 要向主机 A 发送信息,但在其 ARP 缓存中没有主机 A 的 MAC 地址。主机 B 生成一个广播消息发往广播域中的所有主机,以获取与主机 A 的 IP 地址关联的 MAC 地址。广播域中的所有主机都收到 ARP 请求,但只有主机 A 以其 MAC 地址作出响应。

  · CAM —所有Catalyst交换机型号使用CAM表第二层交换。当帧到达交换机端口时,交换机了解到源 MAC 地址并将其记录在 CAM 表中。表中记录所到达的端口和相应的 VLAN,并附带一个时间戳。如果在交换机的一个端口上了解到的 MAC 地址已移至不同的端口,则为最新到达的端口记录该 MAC 地址和时间戳。然后,删除前一个条目。如果已在表中为正确的到达端口发现了 MAC 地址,则仅更新其时间戳。

  · 三重内容可编址存储器—在多层交换机中,访问控制列表(ACL)在传统路由提供,例如匹配,过滤的所有进程或者控制特定的流量,在硬件方面实现。通过 TCAM,对表查找一次即可将数据包对照整个访问列表进行评估。大多数交换机都有多个 TCAM,以便可以同时评估入站和出站安全以及 Qos ACL,或将其完全与第 2 层或第 3 层转发决策并行进行。

Catalyst 6500 ARP/CAM 表问题

  排除与ARP 或 CAM 相关的问题

  分布式交换过程中丢失动态 MAC 地址

  在分布式交换,每Distributed Feature Card(DFC)对维护每自己的CAM表负责。这意味着每个 DFC 将了解到 MAC 地址并使其老化,具体取决于该特定条目的 CAM 老化和流量匹配。使用分布式交换的情况下,Supervisor 引擎经常会暂时收不到某个特定 MAC 地址的任何流量,因此该条目可能会到期。当前有可用两的机制保持CAM表一致区别引擎之间,例如DFC (在线路模块的存在)和策略特性卡(PFC) (在Supervisor模块的存在) :

  · Flood to Fabric (FF)

  · MAC 通告 (MN)

  当 MAC 地址条目在 PFC 上老化时,show mac-address address all 命令会显示保留此 MAC 地址的 DFC 或 PFC。

  为了防止 DFC 或 PFC 上的某个条目老化,即使该 MAC 地址没有流量,仍要启用 MAC 地址同步。发出以下这些命令以启用同步:

  !--- This is a global configuration command andis used to enable the synchronization.

  Cat6K-IOS(config)#mac-address-tablesynchronize

  !--- This is a privileged EXEC command and isused to clear dynamic MAC addresses.

  Cat6K-IOS#clear mac-address-table dynamic

  mac-address-table同步命令从Cisco IOS软件版本12.2(18)SXE4是可得到和以后。启用它之后,您有可能仍会看到在 PFC 或 DFC 中并不存在的条目。但是,模块有办法从使用以太网带外信道 (EOBC) 的其他设备中获取它。

  注意: mac-address-table synchronize 命令将清除经过路由的 MAC 条目。要避免这种情况,请用 mac-address-table aging-time 0 routed-mac 全局配置命令禁止清除经过路由的MAC。

  CEF 定期丢弃数据包

  思科快速转发(CEF)是提供优越性能与其他交换技术比较的一种第3层IP交换技术,特别是在与动态流量模式的网络。CEF维护数据结构呼叫前转情报基地(FIB)和邻接表。FIB 表真实反映路由表中的信息,并用于做出转发决策。邻接表包含预先计算得出的下一跳设备的链路层报头。根据下一跳的接口,FIB 表中的条目映射到邻接表中的条目。如果邻接表中没有填充必要信息,则设备无法执行 CEF 交换数据包。

  如果 CEF 定期丢弃数据包,并且间隔为正常操作的时间,那么这很可能是因为定期清除邻接表。这种情况是由 ARP 条目的老化造成的。在用所需的下一跳信息填充邻接表期间,不以 CEF 方式交换数据包。当默认情况下每四小时刷新一次 ARP 条目时,将 ARP 超时值配置得太小会造成 CEF 操作中断。

  交换机从 CAM 表中过滤全零的 MAC 地址

  交换机从 CAM 表中过滤源 MAC 地址为 00-00-00-00-00-00(这是无效的源 MAC)的帧。以下是发生这种情况时syslog 错误输出的示例:

  %SYS-4-P2_WARN: 1/Filtering MAC address 00-00-00-00-00-00on port 2/48 from host table

  这些消息传达信息,告诉您找到了源MAC 地址为 00-00-00-00-00-00 的帧,而交换机不会将其添加到CAM 表中。但是,交换机将会转发来自全零 MAC 地址的流量。

  解决方法是找出生成源 MAC 地址为全零的帧的终端站。一般而言,以下这些设备之一会发出这样的帧:

  · 数据流生成器,如 Spirent SmartBits

  · 某种类型的服务器,如进行负载均衡的 IBM WebSphere 服务器

  · 配置有误的路由器或终端站,例如发出全零广播的设备

  · 有故障的 NIC

  网络中每 5 分钟发生一次单播泛洪

  LAN 交换机使用转发表(如第 2 层表和 CAM 表)按帧的 VLAN 编号和目标 MAC 地址将流量引向特定端口。当没有条目对应于帧在传入 VLAN 中的目标 MAC 地址时,向各自 VLAN 内的所有转发端口发送该(单播)帧。这样即导致了泛洪。泛洪的确切原因是交换机的第 2 层转发表中没有数据包的目标 MAC 地址。在这种情况下,将从数据包所在 VLAN 中的所有转发端口(收到该数据包的端口除外)向外泛洪该数据包。

  默认的 ARP 表老化时间为 4 小时,而 CAM 对于条目只保留 5 分钟。当目标 MAC 地址因老化离开 CAM 表时,交换机向各自 VLAN 内的所有转发端口发出一个帧。CAM老化计时器需要大于或等于ARP 超时以防止单播泛洪。作为解决方法,可以发出以下这些命令之一,以增加故障 VLAN 的 CAM 老化计时器,从而匹配 ARP 老化时间:

  · 对于 CatOS,发出 set cam agingtime 命令。

  · 对于 Cisco IOS 软件,发出 mac-address-table aging-time 命令。

  注意:在运行热备份路由协议(HSRP)的所有Catalyst环境,推荐您保证CAM和ARP定时器同步。

  混合 CatOS 中有 ARP 问题

  在混合模式, Supervisor引擎运行CatOS,并且多层交换机特性卡(MSFC)运行Cisco IOS。CatOS 运行在第 2 层,并建立 CAM 地址表以保留 VLAN、MAC 地址和端口号信息。MSFC 中的 Cisco IOS 运行在第 3 层,并建立 ARP 表以保留 IP 地址到 MAC 地址的解析。当更改任意设备(如打印机或服务器)的 IP 地址时,可能无法 Ping 通该新 IP 地址。但是,可以从相同的 VLAN Ping 通新的 IP 地址。这可能是 MSFC 上的一个 ARP 问题。

  下面这个解决方法可以帮助分离并解决问题:

  1. 清除 MSFC 上的 ARP 表。

  2. MSFC2#clear arp int vlan 40

  3. 验证 ARP 超时值。默认值为 4 小时。如果 VLAN 中的 ARP 超时太长,可以将超时值设置回默认值或最佳值。

  4. MSFC2#show int vlan 40

  5. Vlan40 is up, line protocol is up

  6. Hardware is Cat6k RPVirtual Ethernet, address is 00d0.0050.33fc (bia 00d0.005

  7. 0.33fc)

  8. Internet address is40.40.40.3/24

  9. MTU 1500 bytes, BW 1000000Kbit, DLY 10 usec,

  10. reliability 255/255,txload 1/255, rxload 1/255

  11. Encapsulation ARPA,loopback not set

  12. Keepalive not supported

  13. ARP type: ARPA, ARPTimeout 04:00:00

  14. Last input 00:00:00,output 00:01:44, output hang never

  15. Last clearing of"show interface" counters never

  Inputqueue: 0/75/0/0 (size/max/drops/flushes); Total output drops: 0

  MSFC2#conf t

  Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.

  MSFC2(config)#int vlan 40

  MSFC2(config-if)#arp timeout ?

  <0-2147483> Seconds

  MSFC2(config-if)#arp timeout 240

  16. 重新启动 MSFC。

  17. MSFC2#write memory

  18. Building configuration...

  19. [OK]

  20. MSFC2#reload

  21. Proceed with reload? [confirm]

  Supervisor> (enable)

  在查找 CAM 表期间发生 EARL-2-EARL4LOOKUPRAMERROR 错误

  以下是遇到此问题时 syslog 错误输出的示例:

  %EARL-2-EARL4LOOKUPRAMERROR:Address eac6, data0-0-8000-0, count 8

  当执行 CAM 表查找时,就会显示此消息。当访问存储器时因奇偶校验错误会发生这种情况。当发出 show cam 命令以访问 CAM 表时,通常会产生此错误。在某些情况下,当发出 show cam 命令时交换机也会重置。

  %EARL-2-EARLLOOKUPRAMERROR: Address [hex], data[hex]-[hex]-[hex]-[hex], count [dec]

  此错误消息表明已检测到查找RAM 奇偶校验错误。address [hex] 字段是转发表中检测到错误的地址。data[hex]-[hex]-[hex]-[hex] 字段是产生了奇偶校验错误的 RAM 数据的 word0、word1、word2 和 word3。count [dec] 字段是奇偶校验错误的总数。

  此消息不是灾难性的,并且如果它只是间断地出现几次,则可能也不会导致中断情况。如果连续不断地收到此消息,则表明交换机在向 CAM 表添加新条目时所尝试写入的 DRAM 扇区有故障。因此需要更换 DRAM 或 Supervisor 本身。

  Supervisor 切换之后丢失静态 CAM 条目

  快速切换之后丢失在活动的 Supervisor 引擎上配置的静态 CAM 条目。作为此问题的一个解决方法,必须在快速切换之后重新配置 CAM 条目。

  %ACL-5-TCAMFULL:acl engine TCAM table is full

  如果TCAM是全双工和您尝试添加新建的ACL或者访问控制条目(ACE)对存在的ACL,进行或地图进程发生故障。先前的任何配置仍有效。一旦路由器访问控制列表(RACL), ACL在多层交换机特性卡(MSFC)的软件方面被强制执行与对应的影响性能。

  在运行混合软件的交换机上,如果所配置的虚拟局域网访问控制列表 (VACL) 或 Qos ACL ACE 超出 TCAM 的模式或掩码容量,则向控制台输出类似于此的 syslog 消息:

  %ACL-5-TCAMFULL: acl engine TCAM table is full

  在 Supervisor IOS 系统上,或在混合系统中的 MSFC 上,如果所配置的 RACL ACE 超出 TCAM 的容量,则向控制台输出类似于此的syslog 消息:

  %FM-4-TCAM_ENTRY: Hardware TCAM entry capacityexceeded

  在 Supervisor IOS 系统上,或在混合系统中的 MSFC 上,发出 show fm summary 命令以查看哪些接口以硬件实施ACL (ACTIVE),以及哪些接口以软件实施 ACL (INACTIVE)。

  此问题的解决方法是从交换机配置中删除不使用的 ACL 或 Qos。

  Catalyst 6500 系列交换机中 MSFC 不响应 ARP 请求时发生 Ping 问题

  当 Ping VLAN 接口时,向默认路由器 (MSFC) 发送源 IP 位于该 VLAN 的 ARP 请求,但路由器不响应该 ARP 请求,并且 debug ARP 显示此错误消息:

  IP ARP req filtered src [ip-address][mac-address] dst [ip-address]

  [mac-address] wrong cable, interface-id

  对于每个 ARP 数据报,如果目标 IP 地址与本地主机地址不匹配,则丢弃ARP 应答。如果源 IP 地址不在相同的子网内,则丢弃ARP 请求。应由配置参数忽略此测试,以支持同一电缆上共存多个子网的罕见情况。

  只有在从本地主机可访问目标协议 IP地址(这一点由路由算法决定)并且下一跳不通过相同接口时,才会生成 ARP 应答。如果本地主机充当网关,则可能导致对不在相同子网内的目标进行 ARP 应答。这表明丢弃 ARP 请求是合理的。

  通过使 Catalyst 6500 不对所有 ARP 请求都做出响应可解决此问题,因为ARP 请求中的源 IP地址与 ARP 中的目标 IP 地址在不同的子网上。因此,MSFC/Router得出 ARP 不在同一个第 2 层域的结论,并显示电缆类型错误。换句话说,当 ARP 源和目标不属于同一个第 2 层域时,就会生成电缆错误的调试消息。要使 ARP 在这种场景下正常工作,作为一种解决方法,必须可使用静态路由访问目标协议 IP。

  MAC 地址表中有多个条目

  MAC 地址表中对于 MAC 地址显示两个条目。

  Cat6K#show mac-address-table int gi 6/11

  Displaying entries from Line card 6:

  Legend: * - primary entry

  age - seconds since last seen

  n/a - not available

  vlan mac address type learn age ports

  ------+----------------+--------+-----+----------+--------------------------

  [FE 1]:

  * 100 0011.857c.4d10 dynamic Yes 0 Gi6/11

  [FE 2]:

  * 100 0011.857c.4d10 dynamic Yes 95 Gi6/11

  Cat6K#show module 6

  Mod Ports Card Type Model Serial No.

  --- ----- -------------------------------------------------------- -----------

  6 48 CEF720 48 port 10/100/1000mb Ethernet WS-X6748-GE-TX SADxxxxxxxx

  Mod MAC addresses Hw Fw Sw Status

  --- ---------------------------------- ------------------ ------------ -------

  6 001d.45fd.xx4a to 001d.45fd.xx79 2.6 12.2(14r)S5 12.2(18)SXF8 Ok

  Mod Sub-Module Model Serial Hw Status

  ---- --------------------------------------------- ----------- ------- -------

  6 Distributed Forwarding CardWS-F6700-DFC3B SALxxxxxxxx 4.6 Ok

  Mod Online Diag Status

  ---- -------------------

  6 Pass

  DFC 环境中存在两种第 2 层转发查找引擎。在 dCEF 环境中,FE1 和 FE2 经常会在 CEF720/dCEF720 体系结构线路卡上的同一个端口上了解到相同的 MAC 地址。

  无法访问 Microsoft 负载均衡所使用的虚拟 IP 地址

  Cisco 路由器要求每个虚拟 IP 地址都有一个 ARP(地址解析协议)条目。而网络负载均衡使用第 2 层多播传递数据包。在 Cisco 所实现的 RFC 中,多播仅用于 IP 多播。因此,当路由器未发现多播 IP 地址时,它不会自动创建 ARP 条目,而是必须由您手工向路由器添加此类条目。

  通常,如果通过单播 IP 地址(群集的虚拟地址)解析得到多播MAC 地址(群集虚拟 MAC 地址),则 Cisco 设备不会在 ARP 表中放置后者。要解决此问题,需要将单播虚拟 IP 地址静态映射到多播 MAC 地址。

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