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网络诊断是一门综合性技术,涉及网络技术的各个面。为方便下面的讨论,首先简单回顾一 下网络和路由器的基本概念。
计算机网络是由计算机集合加通信设施组成的系统,即利用各种通信手段,把地理上分散的 计算机连在一起,达到相互通信而且共享软件、硬件和数据等资源的系统。计算机网络按其 计算机分布范围通常被分为局域网和广域网。局域网覆盖地理范围较小,一般在数米到数十 公里之间。广域网覆盖地理范围较大,如校园、城市之间、乃至全球。计算机网络的发展, 导致网络之间各种形式的连接。采用统一协议实现不同网络的互连,使互联网络很容易得到 扩展。因特网就是用这种方式完成网络之间联结的网络。因特网采用TCP/IP协议作为通信协 议,将世界范围内计算机网络连接在一起,成为当今世界最大的和最流行的国际性网络。 为了完成计算机间的通信,把每部计算机互连的功能划分成定义明确的层次,规定了同层进 程通信的协议及相邻层之间的接口和服务,将这些层、同层进程通信的协议及相邻层之间的 接口统称为网络体系结构。国际标准化组织(ISO)提出的开放系统互连参考模型(OSI)是 当代计算机网络技术体系的核心。该模型将网络功能划分为7个层次:物理层、数据链路层 、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
TCP/IP即传输控制协议和网间互联协议是一组网络协议。TCP/IP起源于美国ARPANET网, 发展至今已成为因特网使用的标准通信协议。使用TCP/IP能够使采用不同操作系统的计算机 以有序的方式交换数据。 路由器是一种网络设备,是用于网络连接、执行路由选择任务的专用计算机。路由器工作于 网络层,对信包转发,并具有过滤功能。路由器能够将使用不同技术的两个网络互连起来, 能够在多种类型的网络之间(局域网或广域网)建立网络连接。它将处在七层模型中的网络 层的信息,根据最快、最直接的路由原理从一个网络的网络层传输到另一个网络的网络层, 以达到最佳路由选择。同时在内部使用高档微处理器,用高速的内部总线连接适合各种网络 协议的接口卡。并具有多种网管功能,能监视与路由器相连接的一些网络设备和它们的配置 运行情况。
网络故障诊断概述
网络故障诊断应该实现三方面的目的:确定网络的故障点,恢复网络的正常运行;发现网络 规划和配置中欠佳之处,改善和优化网络的性能;观察网络的运行状况,及时预测网络通信 质量。 网络故障诊断以网络原理
ICMP的ping、trace命令和Cisco
第一步,当分析网络故障时,首先要清楚故障现象。应该详细说明故障的症侯和潜在的原因 。为此,要确定故障的具体现象,然后确定造成这种故障现象的原因的类型。例如,主机不 响应客户请求服务。可能的故障原因是主机配置问题、接口卡故障或路由器配置命令丢失等 。
第二步,收集需要的用于帮助隔离可能故障原因的信息。向用户、网络管理员、管理者和其 他关键人物提一些和故障有关的问题。广泛的从网络管理系统、协议分析跟踪、路由器诊断 命令的输出报告或软件说明书中收集有用的信息。
第三步,根据收集到的情况考虑可能的故障原因。可以根据有关情况排除某些故障原因。例 如,根据某些资料可以排除硬件故障,把注意力放软件原因上。对于任何机会都应该设法减 少可能的故障原因,以至于尽快的策划出有效的故障诊断计划。
第四步,根据最后的可能的故障原因,建立一个诊断计划。开始仅用一个最可能的故障原因 进行诊断活动,这样可以容易恢复到故障的原始状态。如果一次同时考虑一个以上的故障原 因,试图返回故障原始状态就困难的多了。
第五步,执行诊断计划,认真做好每一步测试和观察,直到故障症状消失。
第六步,每改变一个参数都要确认其结果。分析结果确定问题是否解决,如果没有解决,继 续下去,直到解决。
网络故障分层
2. 数据链路层及其诊断 数据链路层的主要任务是使网络层无须了解物理层的特征而获得可靠的传输。数据链路层为 通过链路层的数据进行打包和解包、差错检测和一定的校正能力,并协调共享介质。在数据 链路层交换数据之前,协议关注的是形成帧和同步设备。 查找和排除数据链路层的故障,需要查看路由器的配置,检查连接端口的共享同一数据链路 层的封装情况。每对接口要和与其通信的其他设备有相同的封装。通过查看路由器的配置检 查其封装,或者使用show命令查看相应接口的封装情况。
3. 网络层及其诊断 网络层提供建立、保持和释放网络层连接的手段,包括路由选择、流量控制、传输确认、中 断、差错及故障恢复等。 排除网络层故障的基本方法是:沿着从源到目标的路径,查看路由器路由表,同时检查路由 器接口的IP地址。如果路由没有在路由表中出现,应该通过检查来确定是否已经输入适当的 静态路由、默认路由或者动态路由。然后手工配置一些丢失的路由,或者排除一些动态路由 选择过程的故障,包括RIP或者IGRP路由协议出现的故障。例如,对于IGRP路由选择信息只 在同一自治系统号(AS)的系统之间交换数据,查看路由器配置的自治系统号的匹配情况。
路由器接口故障排除
1. 串口故障排除 串口出现连通性问题时,为了排除串口故障,一般是从show interface serial命令开始,分析 它的屏幕输出报告内容,找出问题之所在。串口报告的开始提供了该接口状态和线路协议状 态。接口和线路协议的可能组合有以下几种:1)串口运行、线路协议运行,这是完全的工 作条件。该串口和线路协议已经初始化,并正在交换协议的存活信息。2)串口运行、线路 协议关闭,这个显示说明路由器与提供载波检测信号的设备连接,表明载波信号出现在本地 和远程的调制解调器之间,但没有正确交换连接两端的协议存活信息。可能的故障发生在路 由器配置问题、调制解调器操作问题、租用线路干扰或远程路由器故障,数字式调制解调器 的时钟问题,通过链路连接的两个串口不在同一子网上,都会出现这个报告。3)串口和线路 协议都关闭,可能是电信部门的线路故障、电缆故障或者是调制解调器故障。4)串口管理 性关闭和线路协议关闭,这种情况是在接口配置中输入了shutdown命令。通过输入no shutdown命令,打开管理性关闭。 接口和线路协议都运行的状况下,虽然串口链路的基本通信建立起来了,但仍然可能由于信 息包丢失和信息包错误时会出现许多潜在的故障问题。正常通信时接口输入或输出信息包不 应该丢失,或者丢失的量非常小,而且不会增加。如果信息包丢失有规律性增加,表明通过 该接口传输的通信量超过接口所能处理的通信量。解决的办法是增加线路容量。查找其他原 因发生的信息包丢失,查看show interface serial命令的输出报告中的输入输出保持队列的状 态。当发现保持队列中信息包数量达到了信息的最大允许值,可以增加保持队列设置的大小 。
3. 异步通信口故障排除 互连网络的运行中,异步通信口的任务是为用户提供可靠服务,但又是故障多发部位。主要 的问题是,在通过异步链路传输基于LAN通信量时,将丢失的信息包的量降止最少。
异步通信口故障一般的外部因素是:拨号链路性能低劣;电话网交换机的连接质量问题;调 制解调器的设置。检查链路两端使用的调制解调器:连接到远程PC机端口调制解调器的问题 不太多,因为每次生成新的拨号时通常都初始化调制解调器,利用大多数通信程序都能在发 出拨号命令之前发送适当的设置字符串;连接路由器端口的问题较多,这个调制解调器通常 等待来自远程调制解调器的连接,连接之前,并不接收设置字符串。如果调制解调器丢失了 它的设置,应采用一种方法来初始化远程调制解调器。简单的办法是使用可通过前面板配置 的调制解调器,另一种方法是将调制解调器接到路由器的异步接口,建立反向telnet,发送设 置命令配置调制解调器。 show interface async 命令、show line命令是诊断异步通信口故障使用最多的工具。show interface async 命令输出报告中,接口状态报告关闭的唯一的情况是接口没有设置封装类型 。线路协议状态显示与串口线路协议显示相同。show line命令显示接口接收和传输速度设置 以及EIA状态显示。show line命令可以认为是接口命令(show interface async)的扩展。
show line命令输出的EIA信号及网络状态: noCTS noDSR DTR RTS:调制解调器未与异步接口连接。 CTS noDSR DTR RTS:调制解调器与异步接口连接正常,但未连接远程调制解调器。 CTS DSR DTR RTS:远程调制解调器拨号进入并建立连接。 确定异步通信口故障一般可用下列步骤:检查电缆线路质量;检查调制解调器的参数设置; 检查调制解调器的连接速度;检查rxspeed 和txspeed是否与调制解调器的配置匹配;通过 show interface async 命令和 show line命令查看端口的通信状况;从show line命令的报告 检查EIA状态显示;检查接口封装;检查信息包丢失及缓冲区丢失情况。 结语 网络发生故障是不可避免的。网络建成运行后,网络故障诊断是网络管理的重要技术工作。
搞好网络的运行管理和故障诊断工作,提高故障诊断水平需要注意以下几方面的问题:认真 学习有关网络技术理论;清楚网络的结构设计,包括网络拓朴、设备连接、系统参数设置及 软件使用;了解网络正常运行状况、注意收集网络正常运行时的各种状态和报告输出参数; 熟悉常用的诊断工具,准确的描述故障现象。
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