網絡故障檢測與維護

張凌杰主編高等教育出版社第1頁，共39頁。第1章網絡故障診斷的方法1.1診斷問題的方法1.2解決問題的步驟1.3OSI模型與故障診斷1.4案例分析第2頁，共39頁。1.1診斷問題的方法在排除網絡故障之前，必須弄清楚以下情況：（1）了解網絡的物理結構。（2）了解網絡中所使用的協議及協議的相關配置。（3）了解網絡操作系統的配置情況。1.1.1試錯法1.1.2參照法1.1.3替換法第3頁，共39頁。1.1.1試錯法試錯法是一種通過推測解決問題而得出故障原因的方法。在下列情況下可以選擇采用試錯法：（1）在沒有解決網絡故障之前，每次測試僅作一項改變。（2）確保所做的修改具有可恢復性。（3）依據工作經驗，可以確定可能產生故障的原因，并能夠提出相應的解決方法。（4）與其他故障排除法相比，采用試錯法會節約很多時間，耗費更少的人力和物力。第4頁，共39頁。采用試錯法的步驟如圖1-1所示。（1）故障提出。網絡管理員首先了解網絡故障發生的現象。（2）故障評價。網絡管理員根據網絡故障發生的現象分析、評價網絡發生的原因及需要采取的方法。（3）故障定位。根據上步的分析，為故障定位，確定可能的故障原因。（4）實施方案。非常快捷的實施相應的解決方案。（5）測試結果。判定測試結果是否正確解決了網絡故障。如果沒有解決，則要從步驟（2）重復這一過程，直到問題正確的解決。（6）解決問題。問題得以解決，記下這種情況下解決問題的方法，為再次發生此類故障現象積累經驗。圖1-1試錯法流程圖第5頁，共39頁。1.1.2參照法參照法是一種比較快速解決網絡故障的方法，因為它并不需要懂得太多的網絡知識或者網絡故障排除的經驗。但前提是只有當故障設備與正常工作設備具有相近的情況下才可以使用參照法。第6頁，共39頁。在下列情況下可以選擇采用參照法：（1）只有當故障設備與正常工作設備具有相近的條件下才可以使用參照法。（2）不要做出任何會導致沖突的配置修改。（3）確保所做的修改具有可恢復性。第7頁，共39頁。1.1.3替換法替換法是一種常用的網絡檢測與維護方法。采取這種方法，網絡管理員必須明了導致故障可能的原因，并且手邊有正常的設備可供選擇。在下列情況下可以選擇采用替換法：（1）故障定位的網絡設備限定1~2個組件之間。（2）確保可以更換正常工作的網絡設備。（3）每次只能更換一個組件。（4）如果先前更換的網絡設備并沒有解決問題，則在替換第二個網絡設備之前必須將先前設備安裝回去。第8頁，共39頁。1.2解決問題的步驟下面給出了解決網絡故障的一般步驟：（1）界定故障現象（2）收集信息（3）列舉可能導致故障的原因（4）排查原因（5）實施方案（6）測試解決效果上面過程中的步驟有從第2步到第6步要多次重復，直到找到了一個確定的解決方法。所以在解決問題前最好用記事本記下操作的每一步，這樣隨時對細節問題有較清楚了解，即使對大型復雜的網絡維護起來也輕松自如。第9頁，共39頁。圖1-5中所示為網絡維護的整個流程圖。圖1-5解決問題的步驟第10頁，共39頁。1.2解決問題的步驟

1.2.1界定故障現象

1.2.2收集信息

1.2.3列舉可能導致故障的原因

1.2.4排查原因

1.2.5實施方案

1.2.6測試解決效果第11頁，共39頁。1.2.1界定故障現象

明確故障的范圍不僅可以幫助確定解決方法的起點，還可以確定解決問題時的優先順序。作為網絡管理員，在準備排除故障之前，必須清楚地知道網絡上到底什么地方出了問題，這是成功排除故障的重要一步。比如在校園網中某用戶向網絡中心打電話說：“我的電腦不能上網了”。這個用戶所反映的故障現象的范圍是不確切的。網絡管理員在界定用戶反映的故障現象時，一般會詢問如下幾個問題：（1）同房間的其他人能上網嗎？（2）整棟樓中的其他用戶能上網嗎（確定同一交換機下的用戶）？（3）當換上周圍其他的電腦時能上網嗎？（4）你的機器配置是否正確？通過全面與用戶交流后，逐步明確故障的范圍。第12頁，共39頁。1.2.2收集信息

最初的收集到的關于某種故障的大多數信息都是來自用戶。如果僅憑用戶對故障現象的描述，有時并不能得出結論。這時就需要網管員親自操作運行一下導致故障的程序，并注意相關的出錯信息。用戶提出他的電腦不能上網，假如故障界定到與用戶使用的工作站有關，但還是有許多具體信息需要收集。1．以前的工作是否正常2．故障發生前后的對比3．絕對不容忽視的一些明顯問題第13頁，共39頁。1.2.3列舉可能導致故障的原因對于用戶提出的電腦不能上網這一種網絡故障現象，經過網管員界定和收集信息后，列出了種種原因，如TCP/IP協議設置不當，網絡連接故障，網卡硬件故障，網絡設備（如集線器、交換機以及路由器）故障等。這時，肯定不能急于下結論，網管員根據出錯的可能性對上述問題要按照“路由器→交換機（或集線器）→網卡連接故障→TCP/IP協議設置”分層次排序，按輕重緩急進行一個個排除故障。第14頁，共39頁。1.2.4排查原因分層次列出故障原因列表后，就要初步利用網絡故障檢測的軟件工具和硬件工具縮小搜索的范圍，更加準確的定位引起網絡故障的原因，及時設計解決網絡故障的方案。在排查原因時，網管工具或肉眼觀察檢查各個設備的工作狀態是必不可少的，往往會提高工作效率。在排查原因時，應注意做好如下工作：（1）保存全部的網絡設備配置文件。（2）記錄下網絡連線所對所應的端口。第15頁，共39頁。1.2.5實施方案前面4個步驟的順利進行，在方案的實施階段就會相對容易。比如在局域網中與互聯網相連的路由器發生了故障，在實施安裝路由器的同時，在關鍵點處同樣要進行測試，步驟如下：（1）配置路由器。（2）使用Ping工具測試每個接口，以確定這是唯一的操作。（3）將路由器與網絡的其它部分相連接。（4）使用Ping工具測試，確保網絡中所有部件的連接方法正確。（5）使用Trace程序來確定網絡路徑。（6）確定在工作站上通過Ping工具可以訪問路由器接口。（7）確定從工作站可以訪問互聯網絡。可以看出，關鍵點的及時測試為方案的正確實施提供了可靠的基礎第16頁，共39頁。1.2.6測試解決效果判定測試結果是否正確解決了網絡故障，僅使用Ping工具確定網絡暢通與否還是不夠的。如果可能，網管員一定要測試用戶所需的網絡服務是否能正常運行。如果沒有解決用戶所需要的網絡服務，則要從步驟（2）重復這一過程，直到問題正確的解決。如果解決方案得到了正確的實施，還要及時總結導致這種故障的原因，做好相應的記錄，為再次發生此類故障現象積累經驗。第17頁，共39頁。1.3OSI模型與故障診斷OSI模型是對任何計算機網絡有關的問題進行故障診斷的主要工具。OSI模型由7層組成，每層結構中都包含了一些由軟件、硬件單獨實現或兩者共同完成的特定工作。第18頁，共39頁。第六步：測試解決效果。第二個是將問題分割開來進行分析，一次排除OSI模型的若干層。IP協議駐留在網絡層，它為TCP/IP協議集中的其他所有協議提供“包傳輸”功能。（1）只有當故障設備與正常工作設備具有相近的條件下才可以使用參照法。第二步：收集信息。這時就需要網管員親自操作運行一下導致故障的程序，并注意相關的出錯信息。最初的收集到的關于某種故障的大多數信息都是來自用戶。在排查原因時，網管工具或肉眼觀察檢查各個設備的工作狀態是必不可少的，往往會提高工作效率。第四步：排查原因。可以看出，關鍵點的及時測試為方案的正確實施提供了可靠的基礎（1）在沒有解決網絡故障之前，每次測試僅作一項改變。中繼器對所有送達的數據不加選擇地予以傳送。如果沒有解決，則要從步驟（2）重復這一過程，直到問題正確的解決。圖1-7中還將OSI模型與TCP/IP模型進行了對比，從圖中不難發現TCP/IP模型有4層，它將OSI模型中的上面3層合成為應用層，下面兩層為網絡接口層。圖1-7OSI模型與TCP/IP模型第19頁，共39頁。它使硬件制造商能夠對MAC層進行編程，同時又使軟件供應商能夠對LLC層進行編程。（7）確定從工作站可以訪問互聯網絡。判定測試結果是否正確解決了網絡故障，僅使用Ping工具確定網絡暢通與否還是不夠的。（1）了解網絡的物理結構。根據收發器的工作狀況，可以斷定線路連通性。比如一光電轉換器，如圖1-8所示，可以把光纖中傳輸的光信號轉換成雙絞線中傳輸的電信號，從link燈工作狀態，就可以判定光纖不通還是雙絞線不通。通過全面與用戶交流后，逐步明確故障的范圍。在排查原因時，網管工具或肉眼觀察檢查各個設備的工作狀態是必不可少的，往往會提高工作效率。這時就需要網管員親自操作運行一下導致故障的程序，并注意相關的出錯信息。中繼器對所有送達的數據不加選擇地予以傳送。（2）了解網絡中所使用的協議及協議的相關配置。圖1-5解決問題的步驟這時，肯定不能急于下結論，網管員根據出錯的可能性對上述問題要按照“路由器→交換機（或集線器）→網卡連接故障→TCP/IP協議設置”分層次排序，按輕重緩急進行一個個排除故障。一塊網卡可能會有如下接口，即AUI（粗纜）、BNC（細纜）、RJ-45（雙絞線）和光纖端口。收發器有多種類型，用來將計算機連接到不同的傳輸介質上。1.3OSI模型與故障診斷1.3.1物理層1.3.2數據鏈路層1.3.3網絡層和傳輸層1.3.4更高層第20頁，共39頁。1.3.1物理層物理層只有3個功能。前兩個功能是發送和接收數據信息。后一個功能是提供到另一個設備的正確物理連接，以保證正常傳輸數據。物理層包含的組件有：網絡介質（雙絞線、光纖、同軸電纜、無線電波）、連接器、網卡（NIC）以及集線器等。第21頁，共39頁。1.3.1物理層1．網卡網卡是插在計算機中的網絡接口設備，是最基本的網絡設備之一，作為網絡工作站與服務器之間或不同工作之間信息交換的接口。一塊網卡可能會有如下接口，即AUI（粗纜）、BNC（細纜）、RJ-45（雙絞線）和光纖端口。現在千兆光纖網卡在以太網中已得到了廣泛的應用，它有兩種類型的連接器可供選擇，包括直端（ST）和直接連接器（SC）。第22頁，共39頁。st的是圓型卡口的，sc是方型卡口，st多用于多模光纖，sc多用于單模光纖（網通多用于寬帶接入）st頭插入后旋轉半周有一卡口固定，缺點是容易折斷；sc連接頭直接插拔，使用很方便，缺點是容易掉出來第23頁，共39頁。1.3.1物理層2．網絡介質網絡介質是網絡信號傳輸的路徑。每臺計算機的網卡都通過網絡介質連接起來，與網絡交換數據、共享資源。了解每一種網絡介質（雙絞線、光纖、同軸電纜、無線電波）的類型特點和制作方法，會對網絡線路的維護產生直接的幫助。第24頁，共39頁。1.3.1物理層3．配線架和插座配線架和插座是在排除物理層故障過程中最容易被忽略的組件。配線架是一個集成化的連接點，經常被放在機柜里，用來連接各個工作區的網絡介質。第25頁，共39頁。1.3.1物理層4．中繼器和集線器中繼器和集線器是物理層非常重要的部件。中繼器的作用是接收、復制和傳送電路的信號，從物理上連接兩個或多個網段，用于延伸局域網的物理作用范圍。//中繼器常用于兩個網絡節點之間物理信號的雙向轉發工作，連接兩個(或多個)網段，對信號起中繼放大作用，補償信號衰減，支持遠距離的通信。中繼器主要完成物理層的功能，負責在兩個節點的物理層上按位傳遞信息，完成信號的復制、調整和放大功能，以此來延長網絡的長度。中繼器對所有送達的數據不加選擇地予以傳送。第26頁，共39頁。1.3.1物理層

5．收發器收發器有多種類型，用來將計算機連接到不同的傳輸介質上。常用的有粗纜收發器、細纜收發器、雙絞線收發器、光纖收發器。根據收發器的工作狀況，可以斷定線路連通性。比如一光電轉換器，如圖1-8所示，可以把光纖中傳輸的光信號轉換成雙絞線中傳輸的電信號，從link燈工作狀態，就可以判定光纖不通還是雙絞線不通。圖1-8光電轉換器第27頁，共39頁。1.3.2數據鏈路層數據鏈路層負責網絡層與物理層之間進行信息傳輸。它還負責將二進制信息格式化成幀。幀的實際格式取決于幀的技術規范。數據鏈路層可分割成兩個子層，即介質訪問子層（MAC）和邏輯鏈路控制子層（LLC）。它使硬件制造商能夠對MAC層進行編程，同時又使軟件供應商能夠對LLC層進行編程。第28頁，共39頁。1.3.2數據鏈路層1．網卡驅動程序要使網卡能夠正常工作，必須正確安裝相應的設備驅動程序。2．網絡結構目前在局域網中常見的有：以太網（Ethernet）、令牌環網（TokenRing）、FDDI網、異步傳輸模式網（ATM）、幀中繼（FR）等幾類。

第29頁，共39頁。1.3.2數據鏈路層3．交換機和網橋在數據鏈路層運行的網絡設備包括交換機和網橋。利用交換機和網橋能將某一個大的網絡分成幾個小的沖突網域，為每個工作站提供更高的帶寬。第30頁，共39頁。1.3.3網絡層和傳輸層網絡層的主要功能是網絡提供路由，即選擇到達目標主機的最佳路徑，并沿該路徑傳送數據包。網絡層還要能夠清除網絡擁擠，具有流量控制和擁擠控制的能力。傳輸層主要任務是提供可靠的端到端的數據傳輸

第31頁，共39頁。1.3.3網絡層和傳輸層1．IPX/SPX協議IPX/SPX（網際包交換/順序包交換）協議是Novell公司為了適應網絡的發展，專為其網絡操作系統NetWare開發的通訊協議。IPX駐留在網絡層；SPX則駐留在傳輸層。

圖1-9OSI模型與IPX/SPX協議簇第32頁，共39頁。1.3.3網絡層和傳輸層2．TCP/IP協議TCP/IP協議是目前網絡和網絡操作系統中使用的標準協議。IP協議駐留在網絡層，它為TCP/IP協議集中的其他所有協議提供“包傳輸”功能。TCP協議是IP協議的高層協議，它在IP協議之上提供了一個可靠的“連接”，屬于面向連接的協議。圖1-10OSI模型與TCP/IP協議簇第33頁，共39頁。1.3.3網絡層和傳輸層3．路由器路由器是工作在網絡層上，是一種連接多個網絡或網段的網絡設備，將不同網絡或網段進行連接(一般的交換機沒有這種功能)，對相連的網絡發來的信息進行“翻譯”、轉發，使它們能夠彼此接收和識別對方的數據，從而構成一個更大的網絡。路由器有兩大典型功能，即數據通道功能和控制功能。第34頁，共39頁。1.3.4更高層OSI模型中的上3層是指會話層、表示層和應用層，它們的功能分別是負責主機之間對話的協調，在需要時轉換數據以