網絡故障診斷理論與方法

網絡故障診斷

理論與方法XXXXXXXXX學院信息中心XXX2023/1/11網絡故障診斷理論與方法2網絡管理壓力大評價低要求高終端用戶網絡中心2023/1/11網絡故障診斷理論與方法3理論方法內容索引OSI參考模型網絡互聯(lián)協(xié)議網絡互聯(lián)設備典型網絡結構參考實例法硬件替換法維護工具物理層的維護數(shù)據鏈路層的維護網絡層的維護2023/1/11網絡故障診斷理論與方法4

1理論1.1OSI參考模型1.網絡體系結構計算機網絡系統(tǒng)是一個十分復雜的系統(tǒng)。將一個復雜系統(tǒng)分解為若干個容易處理的子系統(tǒng)，然后“分而治之”，這種結構化設計方法是工程設計中常見的手段。分層就是系統(tǒng)分解的最好方法之一。

在一般分層結構中，n層是n-1層的用戶，又是n+1層的服務提供者。n+1層n層n-1層2023/1/11網絡故障診斷理論與方法51.1OSI參考模型2.網絡體系結構的特點以功能作為劃分層次的基礎。第n層的實體在實現(xiàn)自身定義的功能時，只能使用第n-1層提供的服務。第n層在向第n+1層提供的服務時，此服務不僅包含第n層本身的功能，還包含由下層服務提供的功能。僅在相鄰層間有接口，且所提供服務的具體實現(xiàn)細節(jié)對上一層完全屏蔽。

1理論2023/1/11網絡故障診斷理論與方法61.1OSI參考模型3.層次結構n+1層n層n-1層n+1層n層n-1層實通信虛通信

1理論2023/1/11網絡故障診斷理論與方法71.1OSI參考模型4.ISO制定的OSI七層參考模型ISO：InternationalOrganizationforStandardization，國際標準化組織OSI：OpenSystemInterconnection，開放系統(tǒng)互連

1理論2023/1/11網絡故障診斷理論與方法81.1OSI參考模型5.ISO制定的OSI七層參考模型第一層物理層。負責最后將信息編碼成電流脈沖或其它信號用于網上傳輸。它由計算機和網絡介質之間的實際界面組成，可定義電氣信號、符號、線的狀態(tài)和時鐘要求、數(shù)據編碼和數(shù)據傳輸用的連接器。如RS-232規(guī)范、10BASE-T的曼徹斯特編碼以及RJ-45等。第二層數(shù)據鏈路層。通過物理網絡鏈路提供可靠的數(shù)據傳輸。不同的數(shù)據鏈路層定義了不同的網絡和協(xié)議特征，其中包括物理編址、網絡拓撲結構、錯誤校驗、幀序列以及流控。第三層網絡層。網絡層負責在源和終點之間建立連接，通過網絡尋徑實現(xiàn)多種網絡間的互聯(lián)。

1理論2023/1/11網絡故障診斷理論與方法91.1OSI參考模型5.ISO制定的OSI七層參考模型第四層傳輸層。向高層提供可靠的端到端的網絡數(shù)據流服務。第五層會話層。建立、管理和終止表示層與實體之間的通信會話。第六層表示層。提供多種功能用于應用層數(shù)據編碼和轉化，以確保以一個系統(tǒng)應用層發(fā)送的信息可以被另一個系統(tǒng)應用層識別。第七層應用層。是最接近終端用戶的OSI層，這就意味著OSI應用層與用戶之間是通過應用軟件直接相互作用的。

1理論2023/1/11網絡故障診斷理論與方法101.1OSI參考模型6.數(shù)據發(fā)送與接收進程

1理論2023/1/11網絡故障診斷理論與方法111.2網絡互聯(lián)協(xié)議1.網絡協(xié)議的概念在網絡系統(tǒng)中，為了保證數(shù)據通信能正確而自動地進行，制定了一整套的規(guī)則、標準或約定，這就是網絡系統(tǒng)的通信協(xié)議，簡稱為網絡協(xié)議。網絡協(xié)議是一套語義和語法規(guī)則，用來規(guī)定有關功能部件在通信過程中的操作。網絡協(xié)議就是網絡中（包括互聯(lián)網）傳遞、管理信息的一些規(guī)范，協(xié)議代表著標準化，這是一組規(guī)則的集合。常見的協(xié)議有：TCP/IP協(xié)議、IPX/SPX協(xié)議、NetBIOS協(xié)議等。在互聯(lián)網上被廣泛采用的是TCP/IP協(xié)議。

1理論2023/1/11網絡故障診斷理論與方法121.2網絡互聯(lián)協(xié)議2.網絡層協(xié)議IP（InternetProtocol，互連網協(xié)議

）

網絡層最重要的協(xié)議是IP，它將多個網絡聯(lián)成一個互連網，可以把高層的數(shù)據以多個數(shù)據報的形式通過互連網分發(fā)出去。ICMP（InternetControlMessageProtocol，Internet控制信息協(xié)議

IP提供的是一種不可靠的無連接報文分組傳送服務。如遇網絡堵塞，及時進行檢測和報告服務。

1理論2023/1/11網絡故障診斷理論與方法131.2網絡互聯(lián)協(xié)議2.網絡層協(xié)議ARP（AddressResolutionProtocol，地址轉換協(xié)議）

在TCP/IP網絡環(huán)境下，每個主機都分配了一個32位的IP地址，這種互連網地址是在國際范圍標識主機的一種邏輯地址。為了讓報文在物理網上傳送，必須知道彼此的物理地址。在以太網(Ethernet)環(huán)境中，為了正確地向目的站傳送報文，必須把目的站的32位IP地址轉換成48位以太網目的地址DA。這就需要在網絡層有一組服務將IP地址轉換為相應物理網絡地址，這組協(xié)議即是ARP。

1理論2023/1/11網絡故障診斷理論與方法141.2網絡互聯(lián)協(xié)議2.網絡層協(xié)議ARP（AddressResolutionProtocol，地址轉換協(xié)議）

在TCP/IP網絡環(huán)境下，每個主機都分配了一個32位的IP地址，這種互連網地址是在國際范圍標識主機的一種邏輯地址。為了讓報文在物理網上傳送，必須知道彼此的物理地址。在以太網(Ethernet)環(huán)境中，為了正確地向目的站傳送報文，必須把目的站的32位IP地址轉換成48位以太網目的地址DA。ARP協(xié)議就是實現(xiàn)IP地址到相應物理網絡地址的轉換。IPv6(InternetProtocolVersion6)Internet協(xié)議

較IPv4而言，地址長度由32位提升到128位，并擴充了功能。

1理論2023/1/11網絡故障診斷理論與方法151.2網絡互聯(lián)協(xié)議3.傳輸層協(xié)議TCP（TransmissionControlProtocol，傳輸控制協(xié)議）TCP提供的是一種端到端的面向連接的可靠傳輸。當傳送的數(shù)據受差錯干擾，或網絡故障，或網絡負荷太重而使網際基本傳輸系統(tǒng)不能正常工作時，TCP來保證通信的可靠。UDP（UserDatagramProtocol，用戶數(shù)據報協(xié)議）用戶數(shù)據報協(xié)議是對IP協(xié)議組的擴充，它增加了一種機制，發(fā)送方使用這種機制可以區(qū)分一臺計算機上的多個接收者，使得在兩個用戶進程之間的遞送數(shù)據報成為可能。

1理論2023/1/11網絡故障診斷理論與方法161.2網絡互聯(lián)協(xié)議4.高層協(xié)議文件傳輸協(xié)議FTP

遠程終端訪問TELNET域名服務DNS簡單郵件傳送協(xié)議SMTP超文本傳輸協(xié)議HTTP

1理論2023/1/11網絡故障診斷理論與方法171.2網絡互聯(lián)協(xié)議5.IP地址是分配給連接在Internet上的設備的一個32位二進制長度的地址。IP地址由兩個字段組成：網絡號碼字段（net-id）和主機號碼字段（host-id）。IP地址分成五類。其中A、B、C類地址為單播（unicast）地址；D類地址為組播（multicast）地址；E類地址為保留地址。目前大量使用中的IP地址屬于A、B、C三類地址。IP地址采用點分十進制方式記錄。每個IP地址被表示為以小數(shù)點隔開的4個0～255的十進制整數(shù)，每個整數(shù)對應一個字節(jié)，如。

1理論2023/1/11網絡故障診斷理論與方法181.2網絡互聯(lián)協(xié)議5.IP地址

1理論2023/1/11網絡故障診斷理論與方法191.2網絡互聯(lián)協(xié)議5.IP地址網絡類型地址范圍用戶可用的IP網絡范圍A～55～B～55～C～55～D～55無E～54無其它地址5555全0的主機號碼表示該IP地址就是網絡的地址，用于網絡路由；全1的主機號碼表示廣播地址，即對該網絡上所有的主機進行廣播；所有形如127.X.Y.Z的地址都保留作回路測試。

1理論2023/1/11網絡故障診斷理論與方法201.2網絡互聯(lián)協(xié)議6.子網和掩碼掩碼是一個IP地址對應的32位數(shù)字，從左往右按順序設計為1和0。掩碼可以把IP地址分為兩個部分：子網地址和主機地址。IP地址與掩碼中為1的位對應的部分為子網地址，其他的位則是主機地址。當不進行子網劃分時，子網掩碼即為默認值，此時子網掩碼中“1”的長度就是網絡號碼的長度。即A類地址對應的掩碼默認值為；B類地址的掩碼默認值為；C類地址的掩碼的默認值為。使用子網掩碼把一個可以包括1600多萬主機的A類網絡或6萬多臺主機的B類網絡分割成許多小的網絡，每一個小的網絡就稱之為子網。如一個B類網絡地址就可以利用掩碼，把該網絡分為8個子網：、、、、,、、，而每個子網可以包括8000多臺主機。

1理論2023/1/11網絡故障診斷理論與方法211.2網絡互聯(lián)協(xié)議6.子網和掩碼

1理論2023/1/11網絡故障診斷理論與方法221.2網絡互聯(lián)協(xié)議7.IP地址分配靜態(tài)分配：為主機指定固定的IP地址。服務器必須使用靜態(tài)地址。動態(tài)分配：自動獲取IP地址，不固定地址。

動態(tài)主機配置協(xié)議（DHCP）：DynamicHostConfigurationProtocol。

動態(tài)地址分配的工作原理：由客戶/服務器（Client/Server）Server-DHCP服務器提供IP地址池，為客戶端分配：IP地址、子網掩碼、網關、DNS服務器等信息。配置好DHCP的客戶向服務器提出申請，從服務器自動獲取。

1理論2023/1/11網絡故障診斷理論與方法231.2網絡互聯(lián)協(xié)議8.TCP協(xié)議的三次握手機制

1理論2023/1/11網絡故障診斷理論與方法241.3網絡互聯(lián)設備1.集線器與交換機

1理論100米工作站工作站集線器工作在物理層，延伸了網絡傳輸?shù)木嚯x100米交換機：工作在OSI模型的第二層——數(shù)據鏈路層，網絡結構與集線器相同。交換機本質上是一個快速、多端口的網橋。交換機除具有集線器的功能外，在接收到數(shù)據幀后將帶有目的地的MAC地址的所有幀以廣播的形式廣播到所有端口。2023/1/11網絡故障診斷理論與方法251.3網絡互聯(lián)設備2.路由器

1理論路由器：工作在OSI模型的第三層——網絡層，是基于邏輯地址對數(shù)據包進行操作。路由器的功能是用來連接兩個或多個不同的網絡，在默認狀態(tài)下路由器不會傳輸廣播數(shù)據包，因此可以使用路由器進行網絡分解。2023/1/11網絡故障診斷理論與方法261.3網絡互聯(lián)設備2.路由器

1理論

主機21主機12交換機2主機22主機23交換機1主機13主機11路由器2023/1/11網絡故障診斷理論與方法271.4典型網絡結構1.總線型

1理論2023/1/11網絡故障診斷理論與方法281.4典型網絡結構2.環(huán)型

1理論2023/1/11網絡故障診斷理論與方法291.4典型網絡結構3.星型

1理論2023/1/11網絡故障診斷理論與方法301.4典型網絡結構3.星型

1理論2023/1/11網絡故障診斷理論與方法312.1做好準備工作熟悉網絡的物理結構和邏輯結構，保存電子文檔。

文檔內容主要包括：設備類型、設備型號、設備所在位置、設備物理地址、設備IP地址以及端口號等。熟悉網絡中所使用的協(xié)議以及協(xié)議的相關配置，導出電子文檔。熟悉網絡操作系統(tǒng)的配置情況，保存電子文檔。

2原則2023/1/11網絡故障診斷理論與方法322.2故障的分類

2原則一般網絡故障可以分為硬件故障，軟件故障；或者分為內網故障，外網故障。其中：硬件故障是指網絡設備或通信媒體的故障；軟件故障是指設置上的問題；內網故障是指內部局域網的故障；外網故障是指與學校外部（教育局）或Internet連接的故障。2023/1/11網絡故障診斷理論與方法332.3故障排除的思路先詢問、觀察故障時間和原因，然后動手檢查硬件和軟件設置，動手（觀察和檢查）則要遵循：先外（網間連線）后內（單機內部）先硬（硬件）后軟（軟件）由于目前使用星型網絡的情況最多，在此以星型網絡為例介紹網絡故障的排除思路。

2原則2023/1/11網絡故障診斷理論與方法342.3故障排除的思路詢問：應該詢問用戶最后一次網絡正常的時間，從上次正常到這次故障之間機器的硬件和軟件都有過什么變化與進行過哪些操作。因為有很多的網絡問題實際上和網絡硬件本身沒有什么關系，大多數(shù)是由于網絡用戶對計算機進行誤操作造成的。用戶極有可能安裝了會引起問題的軟件、誤刪除了重要文件或改動了計算機的設置，這些都很有可能引起網絡故障，對于這些故障只需進行一些簡單的設置或者恢復工作即可解決。如果網絡中有硬件設備被動過，就需要檢查被動過的硬件設備。

2原則2023/1/11網絡故障診斷理論與方法352.3故障排除的思路檢查：詢問完成后，就需要進行相關事項的檢查。（1）首先要檢查共同的通道。（2）如果檢查了網絡的物理層后沒有發(fā)現(xiàn)問題，接下來就要進行網絡的數(shù)據鏈路層的檢查。（3）如果檢查了網絡的數(shù)據鏈路層后沒有發(fā)現(xiàn)問題，接下來就需要檢查網絡層和傳輸層。（4）如果目的計算機能ping通，但是網絡應用層的程序卻不能連通，則需要檢查防火墻的參數(shù)設置與加載的設置是否正確，還需要檢查相關網絡應用程序的參數(shù)設置是否正確。

2原則2023/1/11網絡故障診斷理論與方法363.1分層排除法

3方法OSI的層次結構為管理員分析和排查故障提供了非常好的組織方式。由于各層相對獨立，按層排查能夠有效地發(fā)現(xiàn)和隔離故障，因而一般使用逐層分析和排查的方法。通常有兩種逐層排查方式：一是從低層開始排查，適用于物理網絡不夠成熟穩(wěn)定的情況，如組建新的網絡、重新調整網絡線纜、增加新的網絡設備；二是從高層開始排查，適用于物理網絡相對成熟穩(wěn)定的情況，如硬件設備沒有變動。在實際應用中往往采用折衷的方式，凡是涉及到網絡通信的應用出了問題，直接從位于中間的網絡層開始排查，首先測試網絡連通性，如果網絡不能連通，再從物理層（測試線路）開始排查；如果網絡能夠連通，再從應用層（測試應用程序本身）開始排查。2023/1/11網絡故障診斷理論與方法373.1分層排除法

3方法例如，這里要測試網絡能否正常通信。通常從ping遠程計算機開始（例中在主機A上ping主機B），成功說明系統(tǒng)和網絡正常，失敗說明主機離線或網絡故障。失敗后再ping同一子網的網關（例中為）來確認主機A是否能夠連接到路由器。失敗后再ping環(huán)回地址來確認TCP/IP協(xié)議軟件是否有問題，如果有問題，需要重新安裝TCP/IP協(xié)議軟件。也可以采用另一種步驟，從ping環(huán)回地址開始，失敗說明TCP/IP協(xié)議軟件安裝有問題，如果成功再ping同一子網的網關，如果成功再ping其他網關（路由器）逐步排查網絡各個環(huán)節(jié)，直到最后ping遠程主機。只要成功地ping到遠程主機，可以判斷網絡問題一般發(fā)生在更高層次。A：0B：02023/1/11網絡故障診斷理論與方法383.2參考實例法在設備發(fā)生故障的時候，參考相同設備的配置可以幫助網絡管理員快速準確地解決問題。在采用參考實例法的時候，應該遵守以下原則：只有在可以找到與發(fā)生故障的設備相同或類似的其他設備的條件下，才可以采用參考實例。在對網絡配置進行修改之前，要確?，F(xiàn)用配置文件的可恢復性。在對網絡配置進行修改之前，要確保本次修改產生的結果不會造成網絡中其它設備的沖突。

3方法2023/1/11網絡故障診斷理論與方法393.3硬件替換法在對故障進行定位后，用能夠正常工作的設備替換可能有故障設備，如果可以通過測試，那么故障也就解決了。

在采用硬件替換法的時候，需要遵守以下原則：故障定位所涉及的設備數(shù)量不能太多。確?？梢哉业侥軌蛘９ぷ鞯耐愒O備。每次只可以替換一個設備。

3方法2023/1/11網絡故障診斷理論與方法403.4維護工具

3方法1.ping命令：用于測試網絡的連通性注：命令更詳細的用法可在命令后加“/?”查閱，下同。2023/1/11網絡故障診斷理論與方法413.4維護工具

3方法2.ipconfig命令：顯示本機IP及網卡配置信息2023/1/11網絡故障診斷理論與方法423.4維護工具

3方法3.netstat命令：有助于了解網絡的整體使用情況2023/1/11網絡故障診斷理論與方法433.4維護工具

3方法4.tracert命令：跟蹤路由到達情況2023/1/11網絡故障診斷理論與方法443.4維護工具

3方法4.arp命令：顯示和修改arp緩存2023/1/11網絡故障診斷理論與方法453.4維護工具

3方法5.高質量的線纜測試儀2023/1/11網絡故障診斷理論與方法463.4維護工具

3方法6.維護日志關注網絡設備生產商的官方站點，售后服務點及相關人員的聯(lián)系方式、服務熱線，特別是官方論壇上的維護信息。關注網絡愛好者的博客。針對已出現(xiàn)的故障及處理方法，及時做好記錄，出現(xiàn)過的故障再次出現(xiàn)的概率非常大。做好數(shù)據備份，必要時進行恢復，可快速解決問題。2023/1/11網絡故障診斷理論與方法473.5經驗

3方法1.目測交換機運行狀態(tài)是否正常信號燈（收）信號燈（發(fā)）交換機單個端口信號燈長亮不息交換機所有端口信號燈長時間快速閃爍電口和光口判斷方法一樣對可疑端口立即斷開檢查2023/1/11網絡故障診斷理論與方法483.5經驗

3方法2.抑制廣播風暴當網絡上的設備越來越多，廣播所占用的時間也會越來越多，多到一定程度時，就會對網絡上的正常信息傳遞產生影響，輕則造成傳送信息延時，重則造成網絡設備從網絡上斷開，甚至造成整個網絡的堵塞、癱瘓，這就是廣播風暴。當設備故障或網絡中存在環(huán)路的時候，也會引起廣播風暴。廣播風暴檢測方法：可以登陸到交換機,通過觀察端口上廣播包數(shù)及與其他信息包的比率來確定廣播信息是否已對網絡的通訊構成危害。也可以通過觀查交換機所有端口信息燈（收發(fā)）是否長亮不息。2023/1/11網絡故障診斷理論與方法493.5經驗

3方法2.抑制廣播風暴廣播風暴解決方案：在交換機上啟用STP（生成樹協(xié)議）抑制自環(huán)，來防止廣播風暴擴展。對交換機每個端口進行廣播包數(shù)量限制。登陸到交換機上,逐個關閉交換機上用戶所在端口,縮小影響范圍,查出產生廣播風暴的端口后，將端口關閉即可。直接通過拔插用戶交換機上的跳線來判斷出風暴產生端口，將端口跳線拔掉即可。2023/1/11網絡故障診斷理論與方法504.1物理層的維護1.物理層組件

4實例物理層組件包括網絡傳輸介質、連接器、接插面板以及網卡、集線器、收發(fā)器、介質轉換器等設備。五類非屏蔽雙絞線五類屏蔽雙絞線2023/1/11網絡故障診斷理論與方法514.1物理層的維護2.雙絞線的接法

4實例2023/1/11網絡故障診斷理論與方法524.1物理層的維護3.雙絞線故障

4實例斷線故障電纜過分彎曲故障雙絞線質量故障電纜過長引起的故障連接錯誤故障線纜制作不標準引起的故障2023/1/11網絡故障診斷理論與方法534.1物理層的維護4.網卡故障

4實例接口不能正確連接故障發(fā)送大量數(shù)據包故障驅動程序不正確故障查看指示燈，斷網檢查插入新網卡，在CMOS中屏蔽原故障網卡重新安裝官方提供的驅動程序2023/1/11網絡故障診斷理論與方法544.2數(shù)據鏈路層的維護1.網卡的工作模式應與交換機接入口的設置匹配

4實例NIC通常能夠兼容的工作模式由如下幾種:10Mbps半雙工10Mbps全雙工100Mbps半雙工100Mbps全雙工1000Mbps半雙工1000Mbps全雙工2023/1/11網絡故障診斷理論與方法554.2數(shù)據鏈路層的維護2.用交換機來隔離沖突域

4實例2023/1/11網絡故障診斷理論與方法564.2數(shù)據鏈路層的維護3.配置成三層結構

4實例2023/1/11網絡故障診斷理論與方法574.2數(shù)據鏈路層的維護4.杜絕環(huán)路的發(fā)生

4實例采用二分法分塊斷網的方式進行巡查，可快速定位故障點。適度劃分vlan，隔離沖突域。2023/1/11網絡故障診斷理論與方法584.2數(shù)據鏈路層的維護5.交換機故障

4實例交換機硬件故障

電源故障、端口故障、模塊故障

背板故障、線纜故障交換機軟件故障

系統(tǒng)錯誤、配置不當、密碼丟失、證書過期2023/1/11網絡故障診斷理論與方法594.2數(shù)據鏈路層的維護5.交換機故障

4實例例1：交換機端口狀態(tài)燈不亮檢查交換機網線連接情況，登陸交換機查看端口是down解決方式：Switch＃showinterfacefa0/1

查看端口狀態(tài)Switch＃configt

進入全局模式Switch(config)#interfacefa0/1

進入端口配置模式Switch(config-if)#noshutdown激活端口2023/1/11網絡故障診斷理論與方法604.2數(shù)據鏈路層的維護5.交換機故障

4實例例2：交換機物理連接正常，端口LINE或單雙工模式不匹配解決方式：調整為相同的封裝方式（常用的ppp，hdlc）Switch＃showinterfacefa0/1查看端口狀態(tài)Switch＃configt

進入全局模式Switch(config)#interfacefa0/1

進入端口配置模式Switch（config）＃duplexfull(half/auto)

單雙工模式Switch(config-if)#encapsulationppp(hdlc)封裝2023/1/11網絡故障診斷理論與方法614.3網絡層的維護1.網絡層的主要功能

4實例路由選擇算法，為分組通過通信子網選擇最適當?shù)穆窂?；網絡層使用數(shù)據鏈路層的服務；實現(xiàn)路由選擇、擁塞控制與網絡互聯(lián)等基本功能；向傳輸層的端一一端傳輸連接提供服務。2023/1/11網絡故障診斷理論與方法624.3網絡層的維護2.通過路由器連接的網絡

4實例2023/1/11網絡故障診斷理論與方法634.3網絡層的維護3.IP地址、子網掩碼、網關及DNS服務器的正確配置

4實例2023/1/11網絡故障診斷理論與方法644.3網絡層的維護4.被三層交換機ACL屏蔽

4實例解決方法：Switch＃showAccess-list查看對應的訪問控制列表Switch＃configt

進入全局模式Switch(config)#interfacefa0/1

進入應用ACL的對應端口Switch(config-if)#noaccess-group

取消ACL在此端口的應用2023/1/11網絡故障診斷理論與方法654.3