1、网络故障检测与维护,张凌杰 主编 高等教育出版社,第1章 网络故障诊断的方法,1.1 诊断问题的方法 1.2 解决问题的步骤 1.3 OSI模型与故障诊断 1.4 案例分析,1.1 诊断问题的方法,在排除网络故障之前，必须弄清楚以下情况： （1）了解网络的物理结构。 （2）了解网络中所使用的协议及协议的相关配置。 （3）了解网络操作系统的配置情况。,1.1.1试错法 1.1.2参照法 1.1.3替换法,1.1.1试错法,试错法是一种通过推测解决问题而得出故障原因的方法。 在下列情况下可以选择采用试错法： （1）在没有解决网络故障之前，每次测试仅作一项改变。 （2）确保所做的修改具有可恢复性。
2、（3）依据工作经验，可以确定可能产生故障的原因，并能够提出相应的解决方法。 （4）与其他故障排除法相比，采用试错法会节约很多时间，耗费更少的人力和物力。,采用试错法的步骤如图1-1所示。 （1）故障提出。网络管理员首先了解网络故障发生的现象。 （2）故障评价。网络管理员根据网络故障发生的现象分析、评价网络发生的原因及需要采取的方法。 （3）故障定位。根据上步的分析，为故障定位，确定可能的故障原因。 （4）实施方案。非常快捷的实施相应的解决方案。 （5）测试结果。判定测试结果是否正确解决了网络故障。如果没有解决，则要从步骤（2）重复这一过程，直到问题正确的解决。 （6）解决问题。问题得以解决，记
3、下这种情况下解决问题的方法，为再次发生此类故障现象积累经验。,图1-1 试错法流程图,1.1.2参照法,参照法是一种比较快速解决网络故障的方法，因为它并不需要懂得太多的网络知识或者网络故障排除的经验。但前提是只有当故障设备与正常工作设备具有相近的情况下才可以使用参照法。,在下列情况下可以选择采用参照法： （1）只有当故障设备与正常工作设备具有相近的条件下才可以使用参照法。 （2）不要做出任何会导致冲突的配置修改。 （3）确保所做的修改具有可恢复性。,1.1.3 替换法,替换法是一种常用的网络检测与维护方法。采取这种方法，网络管理员必须明了导致故障可能的原因，并且手边有正常的设备可供选择。 在下
4、列情况下可以选择采用替换法： （1）故障定位的网络设备限定12个组件之间。 （2）确保可以更换正常工作的网络设备。 （3）每次只能更换一个组件。 （4）如果先前更换的网络设备并没有解决问题，则在替换第二个网络设备之前必须将先前设备安装回去。,1.2 解决问题的步骤,下面给出了解决网络故障的一般步骤： （1）界定故障现象 （2）收集信息 （3）列举可能导致故障的原因 （4）排查原因 （5）实施方案 （6）测试解决效果 上面过程中的步骤有从第2步到第6步要多次重复，直到找到了一个确定的解决方法。所以在解决问题前最好用记事本记下操作的每一步，这样随时对细节问题有较清楚了解，即使对大型复杂的网络维护起
5、来也轻松自如。,图1-5中所示为网络维护的整个流程图。,图1-5 解决问题的步骤,1.2 解决问题的步骤,1.2.1 界定故障现象1.2.2 收集信息1.2.3 列举可能导致故障的原因1.2.4 排查原因1.2.5 实施方案1.2.6 测试解决效果,1.2.1 界定故障现象,明确故障的范围不仅可以帮助确定解决方法的起点，还可以确定解决问题时的优先顺序。 作为网络管理员，在准备排除故障之前，必须清楚地知道网络上到底什么地方出了问题，这是成功排除故障的重要一步。比如在校园网中某用户向网络中心打电话说：“我的电脑不能上网了”。这个用户所反映的故障现象的范围是不确切的。 网络管理员在界定用户反映的故障
6、现象时，一般会询问如下几个问题：（1）同房间的其他人能上网吗？ （2）整栋楼中的其他用户能上网吗 （确定同一交换机下的用户）？ （3）当换上周围其他的电脑时能上网吗？ （4）你的机器配置是否正确？ 通过全面与用户交流后，逐步明确故障的范围 。,1.2.2 收集信息,最初的收集到的关于某种故障的大多数信息都是来自用户。如果仅凭用户对故障现象的描述，有时并不能得出结论。这时就需要网管员亲自操作运行一下导致故障的程序，并注意相关的出错信息。用户提出他的电脑不能上网，假如故障界定到与用户使用的工作站有关，但还是有许多具体信息需要收集。1以前的工作是否正常2故障发生前后的对比3绝对不容忽视的一些明显问题
7、,1.2.3列举可能导致故障的原因,对于用户提出的电脑不能上网这一种网络故障现象，经过网管员界定和收集信息后，列出了种种原因，如TCP/IP协议设置不当，网络连接故障，网卡硬件故障，网络设备（如集线器、交换机以及路由器）故障等。这时，肯定不能急于下结论，网管员根据出错的可能性对上述问题要按照“路由器交换机（或集线器）网卡连接故障TCP/IP协议设置”分层次排序，按轻重缓急进行一个个排除故障。,1.2.4 排查原因,分层次列出故障原因列表后，就要初步利用网络故障检测的软件工具和硬件工具缩小搜索的范围，更加准确的定位引起网络故障的原因，及时设计解决网络故障的方案。在排查原因时，网管工具或肉眼观察检
8、查各个设备的工作状态是必不可少的，往往会提高工作效率。在排查原因时，应注意做好如下工作： （1）保存全部的网络设备配置文件。 （2）记录下网络连线所对所应的端口。,1.2.5 实施方案,前面4个步骤的顺利进行，在方案的实施阶段就会相对容易。比如在局域网中与互联网相连的路由器发生了故障，在实施安装路由器的同时，在关键点处同样要进行测试，步骤如下： （1）配置路由器。 （2）使用Ping工具测试每个接口，以确定这是唯一的操作。 （3）将路由器与网络的其它部分相连接。 （4）使用Ping工具测试，确保网络中所有部件的连接方法正确。 （5）使用Trace程序来确定网络路径。 （6）确定在工作站上通过P
9、ing工具可以访问路由器接口。 （7）确定从工作站可以访问互联网络。可以看出，关键点的及时测试为方案的正确实施提供了可靠的基础,1.2.6 测试解决效果,判定测试结果是否正确解决了网络故障，仅使用Ping工具确定网络畅通与否还是不够的。如果可能，网管员一定要测试用户所需的网络服务是否能正常运行。如果没有解决用户所需要的网络服务，则要从步骤（2）重复这一过程，直到问题正确的解决。如果解决方案得到了正确的实施，还要及时总结导致这种故障的原因，做好相应的记录，为再次发生此类故障现象积累经验。,1.3 OSI模型与故障诊断,OSI模型是对任何计算机网络有关的问题进行故障诊断的主要工具。 OSI模型由7
10、层组成，每层结构中都包含了一些由软件、硬件单独实现或两者共同完成的特定工作。,图1-7中还将OSI模型与TCP/IP模型进行了对比，从图中不难发现TCP/IP模型有4层，它将OSI模型中的上面3层合成为应用层，下面两层为网络接口层。,图1-7 OSI模型与TCP/IP模型,1.3 OSI模型与故障诊断,1.3.1 物理层 1.3.2 数据链路层 1.3.3 网络层和传输层 1.3.4 更高层,1.3.1 物理层,物理层只有3个功能。前两个功能是发送和接收数据信息。后一个功能是提供到另一个设备的正确物理连接，以保证正常传输数据。物理层包含的组件有：网络介质（双绞线、光纤、同轴电缆、无线电波）、连
11、接器、网卡（NIC）以及集线器等。,1.3.1 物理层,1网卡网卡是插在计算机中的网络接口设备，是最基本的网络设备之一，作为网络工作站与服务器之间或不同工作之间信息交换的接口。一块网卡可能会有如下接口，即AUI（粗缆）、BNC（细缆）、RJ-45（双绞线）和光纤端口。现在千兆光纤网卡在以太网中已得到了广泛的应用，它有两种类型的连接器可供选择，包括直端（ST）和直接连接器（SC）。,st的是圆型卡口的，sc是方型卡口，st多用于多模光纤，sc多用于单模光纤（网通多用于宽带接入 ）st头插入后旋转半周有一卡口固定，缺点是容易折断；sc连接头直接插拔，使用很方便，缺点是容易掉出来,1.3.1 物理层
12、,2网络介质网络介质是网络信号传输的路径。每台计算机的网卡都通过网络介质连接起来，与网络交换数据、共享资源。了解每一种网络介质（双绞线、光纤、同轴电缆、无线电波）的类型特点和制作方法，会对网络线路的维护产生直接的帮助。,1.3.1 物理层,3配线架和插座配线架和插座是在排除物理层故障过程中最容易被忽略的组件。配线架是一个集成化的连接点，经常被放在机柜里，用来连接各个工作区的网络介质 。,1.3.1 物理层,4中继器和集线器中继器和集线器是物理层非常重要的部件。中继器的作用是接收、复制和传送电路的信号，从物理上连接两个或多个网段，用于延伸局域网的物理作用范围。 / 中继器常用于两个网络节点之间物
13、理信号的双向转发工作，连接两个(或多个)网段，对信号起中继放大作用，补偿信号衰减，支持远距离的通信。中继器主要完成物理层的功能，负责在两个节点的物理层上按位传递信息，完成信号的复制、调整和放大功能，以此来延长网络的长度。中继器对所有送达的数据不加选择地予以传送。,1.3.1 物理层,5收发器收发器有多种类型，用来将计算机连接到不同的传输介质上。常用的有粗缆收发器、细缆收发器、双绞线收发器、光纤收发器。根据收发器的工作状况，可以断定线路连通性。比如一光电转换器，如图1-8所示，可以把光纤中传输的光信号转换成双绞线中传输的电信号，从link灯工作状态，就可以判定光纤不通还是双绞线不通。,图1-8
14、光电转换器,1.3.2 数据链路层,数据链路层负责网络层与物理层之间进行信息传输。它还负责将二进制信息格式化成帧。帧的实际格式取决于帧的技术规范。数据链路层可分割成两个子层，即介质访问子层（MAC）和逻辑链路控制子层（LLC）。它使硬件制造商能够对MAC层进行编程，同时又使软件供应商能够对LLC层进行编程。,1.3.2 数据链路层,1网卡驱动程序要使网卡能够正常工作，必须正确安装相应的设备驱动程序。 2网络结构 目前在局域网中常见的有：以太网（Ethernet）、令牌环网（Token Ring）、FDDI网、异步传输模式网（ATM）、帧中继（FR）等几类。,1.3.2 数据链路层,3交换机和网
15、桥在数据链路层运行的网络设备包括交换机和网桥。利用交换机和网桥能将某一个大的网络分成几个小的冲突网域，为每个工作站提供更高的带宽。,1.3.3 网络层和传输层,网络层的主要功能是网络提供路由，即选择到达目标主机的最佳路径，并沿该路径传送数据包。网络层还要能够清除网络拥挤，具有流量控制和拥挤控制的能力。 传输层主要任务是提供可靠的端到端的数据传输,1.3.3 网络层和传输层,1IPX/SPX协议IPX/SPX（网际包交换/顺序包交换）协议是Novell公司为了适应网络的发展，专为其网络操作系统NetWare开发的通讯协议。IPX驻留在网络层；SPX则驻留在传输层。,图1-9 OSI模型与IPX/
16、SPX协议簇,1.3.3 网络层和传输层,2TCP/IP协议 TCP/IP协议是目前网络和网络操作系统中使用的标准协议。IP协议驻留在网络层，它为TCP/IP协议集中的其他所有协议提供“包传输”功能。TCP协议是IP协议的高层协议，它在IP协议之上提供了一个可靠的“连接”，属于面向连接的协议。,图1-10 OSI模型与TCP/IP协议簇,1.3.3 网络层和传输层,3路由器路由器是工作在网络层上，是一种连接多个网络或网段的网络设备，将不同网络或网段进行连接(一般的交换机没有这种功能)，对相连的网络发来的信息进行“翻译”、转发，使它们能够彼此接收和识别对方的数据，从而构成一个更大的网络。路由器有
17、两大典型功能，即数据通道功能和控制功能。,1.3.4 更高层,OSI模型中的上3层是指会话层、表示层和应用层，它们的功能分别是负责主机之间对话的协调，在需要时转换数据以及为用户提供网络服务。大部分网络操作系统把上层的功能合并为一个可安装型的功能。,在OSI模型与故障诊断的探讨过程中，我们不难得出两种处理故障的思路，第一个是从OSI模型的底层向上逐步进行故障的查找；第二个是将问题分割开来进行分析，一次排除OSI模型的若干层。这两种思路与解决问题步骤一节提到的分层的思想是一致的。,1.4 案例分析,1. 案例1-1有人告诉你，营销部门的某些用户无法在装有Windows98的工作站上通过100Bas
18、eTx网络登录到Windows 2000 Server的服务器上。你前往这个营销部门，发现这些用户遇到了“无法通过任何域服务器的身份查验”的问题，如图1-11所示。,图1-11 无法登录域服务器上,1.4 案例分析,故障分析：使用本章1.2节解决问题的步骤来分析问题。第一步：界定故障现象，明确故障的范围。第二步：收集信息。第三步：列举可能导致故障的原因。第四步：排查原因。第五步：实施方案。第六步：测试解决效果。如果故障依然存在，则要重复第二到第六步。致此，营销部门的几台工作站同时出现了“无法通过任何域服务器的身份查验”的问题已得到解决，故障原因是两台交换机相连网线的RJ-45接头因氧化而造成，记录下来并为以后的网络故障的排除积累经验。,本章小结,本章的重点是网络诊断的方法、解决网络故障的步骤及OSI模型与网络故障诊断。,
