Überprüfen von Paketen mithilfe von PHY- und HW-QoS-Zählern

Einleitung

In diesem Dokument wird beschrieben, wie die PHY-Zähler die Paketankunft anhand der Framegröße verifizieren, anstatt eine detaillierte Datenverkehrsanalyse durchzuführen. 

Voraussetzungen

Anforderungen

Es gibt keine spezifischen Anforderungen für dieses Dokument.

Verwendete Komponenten

Die Informationen in diesem Dokument basierend auf folgenden Software- und Hardware-Versionen.

• C9300
• Cisco IOS® XE 17.9.5
• Cisco IOS® XE 17.15.3

Dieses Dokument enthält Informationen zur Verwendung von PHY-Controller-Zählern als erster Prüfpunkt für eingehende Pakete auf einem Switch. Diese Zähler liefern Transparenz darüber, ob Pakete eintreffen, basierend auf der Frame-Größe und nicht auf detaillierten Verkehrsflussanalysen.

Die Informationen in diesem Dokument beziehen sich auf Geräte in einer speziell eingerichteten Testumgebung. Alle Geräte, die in diesem Dokument benutzt wurden, begannen mit einer gelöschten (Nichterfüllungs) Konfiguration. Wenn Ihr Netzwerk in Betrieb ist, stellen Sie sicher, dass Sie die möglichen Auswirkungen aller Befehle kennen.

Verwandte Produkte

Dieses Dokument kann auch mit folgenden Hardwareversionen verwendet werden:

• C9200
• C9300
• C9400
• C9500
• C9600

Vorsicht: DSCP-Zähler werden bei Fehlerbehebungstests für Plattformen auf Basis von Silicon One wie Catalyst 9600X (Sup-2 und Sup-3), 9500X und 9350 nicht unterstützt.

PHY-Controller-Zähler - Hintergrund

Der PHY-Controller ist die erste Komponente, auf die ein Paket stößt, wenn es in einen Switch eintritt. Er wird auf Layer 1 ausgeführt und bietet Transparenz darüber, ob Pakete physisch an einer Schnittstelle empfangen oder übertragen werden. Im Gegensatz zu Zählern höherer Layer wie MAC- oder IP-Statistiken verlassen sich PHY-Zähler auf die Framegröße und Byteanzahl, um die Ankunft oder Übertragung von Paketen zu bestätigen.

Damit sind sie ein wertvolles Diagnosetool zur Validierung des Datenverkehrsverhaltens auf physischer Ebene und zur Erkennung potenzieller Eingangs- oder Ausgangsprobleme, bevor Pakete höhere Verarbeitungsebenen erreichen.

Netzwerkdiagramm

Ausgabe der Zähler des PHY-Controllers

Das Beispiel eines Cisco Catalyst Switches zeigt Statistiken, die auf Ebene des PHY-Controllers erfasst wurden:

Switch-A#show controllers ethernet-controller GigabitEthernet 1/0/4
Transmit                  GigabitEthernet1/0/4          Receive                 
         1906 Total bytes                          64 Total bytes              
            1 Unicast frames                        1 Unicast frames           
           64 Unicast bytes                        64 Unicast bytes            
            8 Multicast frames                      0 Multicast frames         
         1842 Multicast bytes                       0 Multicast bytes          
            0 Broadcast frames                      0 Broadcast frames         
            0 Broadcast bytes                       0 Broadcast bytes          
            0 System FCS error frames               0 IpgViolation frames      
            0 MacUnderrun frames                    0 MacOverrun frames        
            0 Pause frames                          0 Pause frames             
            0 Cos 0 Pause frames                    0 Cos 0 Pause frames       
            0 Cos 1 Pause frames                    0 Cos 1 Pause frames       
            0 Cos 2 Pause frames                    0 Cos 2 Pause frames       
            0 Cos 3 Pause frames                    0 Cos 3 Pause frames       
            0 Cos 4 Pause frames                    0 Cos 4 Pause frames       
            0 Cos 5 Pause frames                    0 Cos 5 Pause frames       
            0 Cos 6 Pause frames                    0 Cos 6 Pause frames       
            0 Cos 7 Pause frames                    0 Cos 7 Pause frames       
            0 Oam frames                            0 OamProcessed frames      
            0 Oam frames                            0 OamDropped frames        
            5 Minimum size frames                   1 Minimum size frames      
            0 65 to 127 byte frames                 0 65 to 127 byte frames    
            0 128 to 255 byte frames                0 128 to 255 byte frames   
            4 256 to 511 byte frames                0 256 to 511 byte frames   
            0 512 to 1023 byte frames               0 512 to 1023 byte frames  
            0 1024 to 1518 byte frames              0 1024 to 1518 byte frames 
            0 1519 to 2047 byte frames              0 1519 to 2047 byte frames 
            0 2048 to 4095 byte frames              0 2048 to 4095 byte frames 
            0 4096 to 8191 byte frames              0 4096 to 8191 byte frames 
            0 8192 to 16383 byte frames             0 8192 to 16383 byte frames
            0 16384 to 32767 byte frame             0 16384 to 32767 byte frame
            0 > 32768 byte frames                   0 > 32768 byte frames      
            0 Late collision frames                 0 SymbolErr frames         
            0 Excess Defer frames                   0 Collision fragments      
            0 Good (1 coll) frames                  0 ValidUnderSize frames    
            0 Good (>1 coll) frames                 0 InvalidOverSize frames   
            0 Deferred frames                       0 ValidOverSize frames     
            0 Gold frames dropped                   0 FcsErr frames            
            0 Gold frames truncated    
            0 Gold frames successful   
            0 1 collision frames       
            0 2 collision frames       
            0 3 collision frames       
            0 4 collision frames       
            0 5 collision frames       
            0 6 collision frames       
            0 7 collision frames       
            0 8 collision frames       
            0 9 collision frames       
            0 10 collision frames      
            0 11 collision frames      
            0 12 collision frames      
            0 13 collision frames      
            0 14 collision frames      
            0 15 collision frames      
            0 Excess collision frames  

LAST UPDATE 346 msecs AGO

Switch-A#show controllers ethernet-controller Gig 1/0/4
Transmit                  GigabitEthernet1/0/4          Receive                 
   3169535406 Total bytes                   307126227 Total bytes              
       290349 Unicast frames                   294295 Unicast frames           
     18660704 Unicast bytes                  18929926 Unicast bytes            
     33923210 Multicast frames                3074668 Multicast frames         
   3150872686 Multicast bytes               251494767 Multicast bytes          
           30 Broadcast frames                 141745 Broadcast frames         
         2016 Broadcast bytes                36701534 Broadcast bytes          
            0 System FCS error frames               0 IpgViolation frames      
            0 MacUnderrun frames                    0 MacOverrun frames        
            0 Pause frames                          0 Pause frames             
            0 Cos 0 Pause frames                    0 Cos 0 Pause frames       
            0 Cos 1 Pause frames                    0 Cos 1 Pause frames       
            0 Cos 2 Pause frames                    0 Cos 2 Pause frames       
            0 Cos 3 Pause frames                    0 Cos 3 Pause frames       
            0 Cos 4 Pause frames                    0 Cos 4 Pause frames       
            0 Cos 5 Pause frames                    0 Cos 5 Pause frames       
            0 Cos 6 Pause frames                    0 Cos 6 Pause frames       
            0 Cos 7 Pause frames                    0 Cos 7 Pause frames       
            0 Oam frames                            0 OamProcessed frames      
            0 Oam frames                            0 OamDropped frames        
      1221612 Minimum size frames              847707 Minimum size frames      
     31115917 65 to 127 byte frames           2403801 65 to 127 byte frames    
        69441 128 to 255 byte frames           135289 128 to 255 byte frames   
      1227890 256 to 511 byte frames           112047 256 to 511 byte frames   
       578669 512 to 1023 byte frames           11824 512 to 1023 byte frames  
           40 1024 to 1518 byte frames             40 1024 to 1518 byte frames 
           20 1519 to 2047 byte frames              0 1519 to 2047 byte frames 
            0 2048 to 4095 byte frames              0 2048 to 4095 byte frames 
            0 4096 to 8191 byte frames              0 4096 to 8191 byte frames 
            0 8192 to 16383 byte frames             0 8192 to 16383 byte frames
            0 16384 to 32767 byte frame             0 16384 to 32767 byte frame
            0 > 32768 byte frames                   0 > 32768 byte frames      
            0 Late collision frames                 0 SymbolErr frames         
            0 Excess Defer frames                   0 Collision fragments      
            0 Good (1 coll) frames                  0 ValidUnderSize frames    
            0 Good (>1 coll) frames                 0 InvalidOverSize frames   
            0 Deferred frames                       0 ValidOverSize frames     
            0 Gold frames dropped                   0 FcsErr frames            
            0 Gold frames truncated    
            0 Gold frames successful   
            0 1 collision frames       
            0 2 collision frames       
            0 3 collision frames       
            0 4 collision frames       
            0 5 collision frames       
            0 6 collision frames       
            0 7 collision frames       
            0 8 collision frames       
            0 9 collision frames       
            0 10 collision frames      
            0 11 collision frames      
            0 12 collision frames      
            0 13 collision frames      
            0 14 collision frames      
            0 15 collision frames      
            0 Excess collision frames  

LAST UPDATE 3227 msecs AGO

Switch-A#

Wichtige Punkte der Ausgabe

• Die Gesamtzahl der Bytes und Frames gibt die Gesamtzahl des Datenverkehrs an, aufgeteilt in Sende- und Empfangsrichtung.
• Unicast-, Multicast- und Broadcast-Frames zeigen die Verteilung der Datenverkehrstypen an.
• Frame-Größenbereiche geben an, wie viele Pakete einer bestimmten Größe empfangen oder übertragen werden (z. B. Frames minimaler Größe, 65-127 Byte, 256-511 Byte).
• Fehlerindikatoren zeigen Layer-1-Probleme an, z. B. FCS-Fehler, Kollisionen, Unterläufe, Überläufe oder Symbolfehler.
• Das letzte Aktualisierungsfeld zeigt die seit der letzten Aktualisierung der PHY-Statistiken verstrichene Zeit an.

Ping über PHY-Controller-Zähler

Ein gängiger Anwendungsfall für PHY-Controller-Zähler ist die Validierung, ob Testdatenverkehr über eine Schnittstelle übertragen oder empfangen wird. Durch das Senden eines gesteuerten Datenverkehrsstroms, z. B. ICMP-Pakete einer bestimmten Größe, und die Überwachung der Zähler bestätigen die Techniker, ob der Datenverkehr die PHY-Schicht erreicht.

Beispiel: Verwenden von ICMP mit einer bestimmten Paketgröße

Die PHY-Zähler für die Schnittstelle zeigen anfänglich keine Aktivität im Bereich von 1024-1518 Byte an.

Switch-A#show controllers ethernet-controller GigabitEthernet 1/0/4
Transmit                  GigabitEthernet1/0/4          Receive                 
        
            5 Minimum size frames                   1 Minimum size frames      
            0 65 to 127 byte frames                 0 65 to 127 byte frames    
            0 128 to 255 byte frames                0 128 to 255 byte frames   
            4 256 to 511 byte frames                0 256 to 511 byte frames   
            0 512 to 1023 byte frames               0 512 to 1023 byte frames  
            0 1024 to 1518 byte frames<<<<<         0 1024 to 1518 byte frames <<<<<
            0 1519 to 2047 byte frames              0 1519 to 2047 byte frames 
            0 2048 to 4095 byte frames              0 2048 to 4095 byte frames 
            0 4096 to 8191 byte frames              0 4096 to 8191 byte frames 
            0 8192 to 16383 byte frames             0 8192 to 16383 byte frames
            0 16384 to 32767 byte frame             0 16384 to 32767 byte frame
            0 > 32768 byte frames                   0 > 32768 byte frames      

Ein Ping-Test wird mit 1.000 ICMP-Paketen mit einer Größe von 1.200 Byte ausgeführt, wodurch die Frame-Zähler mit 1.024 bis 1.518 Byte inkrementiert werden.

Switch-A#ping 192.168.8.2 repeat 1000 timeout 0 size 1200
Type escape sequence to abort.
Sending 1000, 1200-byte ICMP Echos to 192.168.8.2, timeout is 0 seconds:
......................................................................
......................................................................
Success rate is 0 percent (0/1000), round-trip min/avg/max = 1/1/1 ms
Switch-A#

Nach dem Test zeigen die Übertragungszähler die gesendeten Pakete an und bestätigen, dass sie die Schnittstelle verlassen, auch wenn keine Antworten eingehen.

Switch-A#show  controllers ethernet-controller GigabitEthernet 1/0/4
Transmit                  GigabitEthernet1/0/4          Receive                 
       
            7 Minimum size frames                   6 Minimum size frames      
            0 65 to 127 byte frames                 0 65 to 127 byte frames    
            0 128 to 255 byte frames                0 128 to 255 byte frames   
           28 256 to 511 byte frames                2 256 to 511 byte frames   
            0 512 to 1023 byte frames               0 512 to 1023 byte frames  
         1000 1024 to 1518 byte frames <<<<<     1000 1024 to 1518 byte frames <<<<< 
            0 1519 to 2047 byte frames              0 1519 to 2047 byte frames 
            0 2048 to 4095 byte frames              0 2048 to 4095 byte frames 
            0 4096 to 8191 byte frames              0 4096 to 8191 byte frames 
            0 8192 to 16383 byte frames             0 8192 to 16383 byte frames
            0 16384 to 32767 byte frame             0 16384 to 32767 byte frame
            0 > 32768 byte frames                   0 > 32768 byte frames

Obwohl der Ping-Test den Erfolg von 0 % ergibt, bestätigen die Zähler des PHY-Controllers, dass 1.000 Pakete mit 1.200 Byte erfolgreich übertragen werden. Dies zeigt, wie PHY-Zähler die Generierung und Übertragung von Datenverkehr unabhängig von Antworten auf höherer Ebene validieren.

Tipp: Führen Sie mehrere Iterationen aus, um die Konsistenz zu gewährleisten, oder löschen Sie die Zähler zuvor mit: clear controller Ethernet-controller <Schnittstelle>.

Anmerkung: Dieser Testansatz eignet sich für Schnittstellen, die als geroutete Layer-3-Ports (ohne Switch-Port), Zugriffsmodus-Ports, Trunk-Ports und EtherChannel-Mitglieder konfiguriert sind. Bei EtherChannel-Konfigurationen müssen die Zähler für die einzelnen physischen Schnittstellen validiert werden, die Teil der Kanalgruppe sind.

HW-QoS-DSCP-Zähler

Die HW-QoS-Zähler sind äußerst zuverlässig und verwenden nur PHY-Controller-Zähler in der Hardware-Pipeline, wahrscheinlich auf Eingangs- und Ausgangs-FIFO-Ebene. Mithilfe dieser Zähler können Sie überprüfen, ob Pakete mit spezifischen DSCP-Markierungen (Differentiated Services Code Point) eine Schnittstelle erreichen oder verlassen.

Im Vergleich zu den PHY-Controller-Zählern sind die HW-QoS-Zähler benutzerfreundlicher, da sie eine feinstufige Darstellung von 64 DSCP-Werten ermöglichen. Auf diese Weise können Techniker das Vorhandensein des Datenverkehrs anhand der QoS-Klassifizierung überprüfen, anstatt sich nur auf die Frame-Größe zu verlassen.

HW-QoS-DSCP-Ausgang 

Switch-A#show platform hardware fed switch active qos dscp-cos counters interface GigabitEthernet 1/0/4              


Frames        Bytes
Ingress DSCP0 374959        0            
Ingress DSCP1 0             0            
Ingress DSCP2 0             0            
Ingress DSCP3 0             0            
Ingress DSCP4 0             0            
...         
          
Switch-A#

Wichtigste Punkte

• Zuverlässigkeit: HW-QoS-Zähler sind äußerst vertrauenswürdig und weniger grundlegend als PHY-Controller-Zähler.

• Granularität: Die Unterstützung von 64 DSCP-Werten ermöglicht eine präzise Klassifizierung des Datenverkehrs.

• Anforderung: Für eine präzise Validierung ist kontrollierter Testdatenverkehr mit konsistenter DSCP-Markierung erforderlich.

• Einschränkung: HW-QoS-Zähler unterscheiden nicht zwischen mehreren Datenflüssen, die denselben DSCP-Wert verwenden.

Anmerkung: Weitere Informationen finden Sie im Netzwerkdiagramm am Anfang dieses Dokuments.

Ping mit HW-QoS-DSCP-Zählern

Beispiel: Verwenden von ICMP mit DSCP-Markierung

HW-QoS-DSCP-Zähler können effektiv genutzt werden, um zu überprüfen, ob Datenverkehr mit einer bestimmten DSCP-Markierung eine Schnittstelle erreicht oder verlässt. Diese Funktion ist besonders in Szenarien mit kontrolliertem Testdatenverkehr nützlich, bei denen ein eindeutiger DSCP-Wert angewendet wird, um das Vorhandensein von Paketen in Hardware-Zählern leicht nachzuverfolgen. Mithilfe dieser Zähler können die Techniker den Datenverkehrsfluss basierend auf der QoS-Klassifizierung auf Hardwareebene bestätigen, unabhängig von Protokollen höherer Layer. Diese Methode bietet präzise Transparenz, da HW-QoS-Zähler die Nachverfolgung von 64 möglichen DSCP-Werten unterstützen und so eine präzise Klassifizierung und Validierung des Datenverkehrs an Schnittstellen ermöglichen.

Anfangs zeigen die Zähler keinen Datenverkehr für die DSCP-Werte 1 und 2 an:

Switch-A# show platform hardware fed switch 1 qos dscp-cos counters interface GigabitEthernet 1/0/4

Ingress DSCP0 374959        0
Ingress DSCP1 0             0 <<<<
Ingress DSCP2 0             0 <<<<

Anschließend wird ein Ping-Test mit der DSCP 2-Markierung ausgeführt:

Switch-B# ping 192.168.8.1 repeat 1000 timeout 0 dscp 2
Type escape sequence to abort.
Sending 1000, 100-byte ICMP Echos to 192.168.8.1, timeout is 0 seconds:
......................................................................
......................................................................
Success rate is 0 percent (0/1000)

Nach dem Test wurde der Zähler für DSCP 2 um 1000 erhöht, um die Ankunft des Pakets an der Eingangsschnittstelle zu bestätigen, obwohl keine Antworten eingegangen sind:

Switch-A# show platform hardware fed switch 1 qos dscp-cos counters interface GigabitEthernet 1/0/4
Ingress DSCP0 374959        0
Ingress DSCP1 0             0
Ingress DSCP2 1000          0 <<<<

DSCP-Zähler bieten eine effektive Methode zur Bestätigung des Vorhandenseins von Datenverkehr auf Hardwareebene. Indem Testdatenverkehr mit einem DSCP-Wert markiert wird, der sonst nicht verwendet wird, können Techniker die Paketweiterleitung unabhängig von Antworten auf höherer Ebene isolieren und validieren. Dieser Ansatz ermöglicht eine präzise Verfolgung von Paketen in Hardware-Zählern und stellt sicher, dass Datenverkehr mit bestimmten DSCP-Markierungen tatsächlich durch das Netzwerk weitergeleitet wird. Die Verwendung eindeutiger DSCP-Werte im kontrollierten Testdatenverkehr trägt zur Isolierung und Verifizierung von Paketflüssen bei, was für die Fehlerbehebung und die QoS-Richtlinienvalidierung bei Cisco Geräten von Nutzen ist.

Tipp: Führen Sie mehrere Iterationen durch, oder löschen Sie zuerst die DSCP-Zähler mit: clear platform hardware fed switch active qos dscp-cos counters interface <Schnittstelle>.