第8章网络故障诊断与测试

计算机网络技术第8章网络故障诊断与测试计算机网络技术内容目录1物理层故障诊断2数据链路层故障诊断345网络测试与故障诊断概述传输层与应用层故障诊断网络层故障诊断计算机网络技术8.1网络测试与故障诊断概述8.1.1网络测试的分类1.安装测试2.故障测试3.QoS测试4.实验室测试8.1.2故障诊断原则(1)先简单后复杂原则(2)先软件后硬件原则(3)先本地后远程原则计算机网络技术8.1网络测试与故障诊断概述8.1.3故障诊断方案根据测试网络层次的先后顺序不同，可分为如下三种方案：1.自顶向下2.自底向上3.分治法计算机网络技术8.1网络测试与故障诊断概述8.1.4故障诊断方法常用的故障诊断方法有以下5种。1.对比法2.替换法3.错误尝试法4.区域排除法5.最小系统法计算机网络技术8.1网络测试与故障诊断概述8.1.5故障诊断工具计算机网络技术8.1网络测试与故障诊断概述8.1.6故障诊断步骤(1)确定问题(2)收集信息(3)分析故障，制定诊断计划(4)实施诊断，查找故障点(5)故障排除计算机网络技术8.2物理层故障诊断8.2.1双绞线测试1.故障原因引起双绞线故障有以下几个主要原因：(1)水晶头或配线架打接不规范或错误；(2)双绞线弯曲、扭曲、连接器松动引起的连接故障；(3)双绞线电缆超长引起的高衰耗故障；(4)外界电磁干扰引起的故障；(5)双绞线由于缠绕或挤压受到机械压力而引起的故障；(6)双绞线本身为假冒伪劣产品，性能指标不达标。计算机网络技术8.2物理层故障诊断2.测试内容双绞线的综合测试包括以下几项内容(1)接线图测试(2)近端串扰测试A端B端图8-1近端串扰示意图计算机网络技术8.2物理层故障诊断(3)远端串扰测试(4)衰减测试图8-2远端串扰示意图接收器接收器发送器发送器信号1信号2计算机网络技术8.2物理层故障诊断(5)链路长度测量计算机网络技术8.2物理层故障诊断8.2.2光纤测试1.故障原因引起光纤故障的原因主要有以下几种：(1)光纤熔接不良，如有空气；(2)光纤断裂或受到挤压；(3)光纤接头处抛光不良或光纤接头处接触不良；(4)光纤过长；(5)光纤核心直径不匹配；(6)光缆填充物直径不匹配；(7)光纤弯曲过度，如弯曲半径过小。计算机网络技术8.2物理层故障诊断2.测试内容光纤测试的主要内部包括：(1)光纤链路损耗(2)核心直径不匹配：光纤在接合、连接时，光纤核心直径不匹配会产生耦合损耗。光纤核心直径不匹配主要有四种情况。计算机网络技术8.2物理层故障诊断(3)光纤弯曲测试根据光传输原理，光信号在光纤芯中通过反射进行传输，如图8-5所示。因此，光信号对光纤的弯曲度非常敏感，通常要求光纤的弯曲半径大于2倍的光缆外径，以使大部分光保留在光纤核心内。单模光纤的弯曲度比多模光纤更敏感。(4)光纤洁净度测试图8-5光纤弯曲处的光信号传输示意计算机网络技术8.2物理层故障诊断8.2.3物理层故障诊断案例1.双绞线超长引起数据丢包某网吧有计算机120台，配备专用机房放置交换机和服务器，其网络拓扑结构为如图8-6所示。光电转换器宽带路由器电信光缆分交换机核心交换机接到各分支交换机的PCWAN口LAN口接到核心交换机的PC机图8-6网吧网络拓扑图计算机网络技术8.2物理层故障诊断由于网吧部分计算机经常掉线甚至无法登陆网络，网络管理员在故障计算机上Ping网吧内部网关地址、电信分配给网吧的外部IP地址以及电信的DNS地址，发现丢包现象严重。需要按照如下顺序测试网络：(1)测试电信端(2)测试网吧内部网络(3)测试交换机(4)测试网线通过以上测试，得知网络故障是由于双绞线超长引起数据丢包。计算机网络技术8.2物理层故障诊断2.非标准线序造成网络无法连通某公司由于业务需要准备采用港湾公司的U24交换机替换运行正常的Cisco1900以太网交换机。替换前的网络拓扑如图8-7所示。思科7507路由器思科1900交换机外网线缆PC机Web服务器出口线缆图8-7某公司网络拓扑图计算机网络技术8.3数据链路层故障诊断8.3.1交换机故障诊断交换机故障一般可以分为硬件故障和软件故障两类。1.硬件故障硬件故障主要指交换机电源、端口、模块、背板等部件的故障。(1)电源故障(2)端口故障(3)模块故障(4)背板故障2.软件故障交换机的软件故障是指系统及其配置的故障，它可以分为以下几类。(1)系统错误(2)配置不当(3)广播风暴计算机网络技术8.3数据链路层故障诊断8.3.2网卡故障诊断工具对于网卡的硬件故障和软件故障，可以通过：1.设备指示灯2.Windows任务管理器3.ARP命令8.3.3ADSL设备及网络故障诊断1.ADSLModem硬件故障对于ADSLModem的硬件故障，可以通过指示灯来初步判断。(1)Link指示灯(2)Test指示灯(3)LAN指示灯(4)Power指示灯计算机网络技术8.3数据链路层故障诊断2.网络速度慢上网速度慢是常见的网络故障。对于ADSL因特网接入技术，引起网速慢的原因有以下几个：(1)电话线路质量不好(2)ADSLModem性能差(3)ADSLModem连接故障(4)软件故障3.数据传输短暂停止计算机网络技术8.3数据链路层故障诊断8.3.4数据链路层故障诊断案例1.VLAN跳线错误导致所连计算机不能上网2.网络中存在环路造成全网瘫痪某公司采用宽带路由器接入因特网，宽带路由器器下接两台交换机，两台交换机下连公司各办公室。某天公司局域网开始出现不稳定，用户上网困难，随后整个公司各办公室均不能上网。网络结构图如图8-9所示宽带路由器办公室交换机上的5台PCWAN口LAN口LAN口12345678图8-9某公司存在环路的网络拓扑图计算机网络技术8.3数据链路层故障诊断3.网卡与交换机工作模式不一致造成部分计算机断网网络管理员从下列几个方面入手进行故障诊断：(1)网络病毒(2)网卡驱动及设置(3)网络线路(4)网卡硬件(5)交换机端口(6)网卡工作模式计算机网络技术8.3数据链路层故障诊断4.交换机端口故障引发单台计算机断网(1)计算机网卡及网络配置故障诊断(2)网线故障诊断(3)交换机端口故障诊断5.交换机上联模块故障引发全网断网某机构局域网的所有计算机直接连接到一台交换机，交换机通过上联扩展模块用光缆与路由器连接，然后接入因特网，如图8-10所示。某天出现了连接到交换机的计算机都能相互访问，但是都不能连接因特网的故障。路由器光缆因特网计算机网络技术8.4网络层故障诊断8.4.1网络层状态检测1.IPConfig命令IPConfig命令格式有：(1)IPConfig(2)IPConfig/all(3)IPConfig/release和IPConfig/renew2.Netstat命令Netstat命令的常用参数如表8-2所示计算机网络技术8.4网络层故障诊断8.4.2网络连通性测试1.本地连接(1)正常状态正常状态的本地连接如图8-11所示。图8-11本地连接正常状态计算机网络技术8.4网络层故障诊断(2)故障状态故障状态的本地连接如图8-12所示。图8-12本地连接故障状态计算机网络技术8.4网络层故障诊断(3)断开状态如图8-13所示。故障原因可能是网线断开、交换机电源关闭、网卡或交换机端口损坏等。图8-13本地连接断开状态计算机网络技术8.4网络层故障诊断2.Ping命令(1)原理(2)测试步骤(3)Ping命令详细格式(Ping命令主要参数的简要介绍见表8-3。)计算机网络技术8.4网络层故障诊断(4)出错信息分析如果网络不连通，则显示出错信息，出错信息分为下面四种：Unknownhost(未知主机)Networkunreachable(网络不能到达)Noanswer(无响应)Timeout(超时)8.4.3网络路由诊断在计算机和路由器上可以使用下面的命令来诊断网络路由问题。1.Route命令(常用的Route命令操作有)(1)Routeprint(2)Routeadd(3)Routechange(4)Routedelete计算机网络技术8.4网络层故障诊断2.Tracert命令(1)原理(2)命令格式(各选项含义如表8-4所示。)计算机网络技术8.4网络层故障诊断(3)Tracert的应用网络出现问题的情况Tracert命令执行后有两种情况：①网络正常的情况网络正常情况下，Tracert命令会顺序列出到达目的地所经过的路由器或网关，并列出这些路由器的响应时间信息。②网络出现问题的情况当数据包在路由过程中出现问题时，Tracert命令停止数据包发送，给出提示信息，据此可以确定数据包在网络中停止的位置。计算机网络技术8.4网络层故障诊断3.PathPing命令PathPing命令的主要格式如表8-5所示。计算机网络技术8.4网络层故障诊断8.4.4无线局域网故障诊断1无线客户端能够收到无线信号但无法接入无线局域网2.无线局域网环境改变时，无法正常进行接入3.无线客户端接收不到信号4.无线局域网内部能够通信，但无法和有线以太网进行通信8.4.4网络层故障诊断案例1.本地计算机IP误设导致ADSL路由出错2.IP地址冲突导致FTP服务无法使用3.路由器配置参数不一致造成链路周期性down4.路由调试开关被打开引发网络缓慢5.灰尘引起的路由器频繁重启计算机网络技术8.5传输层与应用层故障诊断8.5.1网络协议分析软件Wireshark1.Wireshark的基本操作Wireshark的基本操作步骤如下：(1)进入主界面Wireshark安装成功后，从开始菜单运行Wireshark，打开其主界面。(2)捕获数据包在Wireshark主界面中选择菜单Capture下的Interface子菜单，出现如图8-16所示的数据包捕获接口选择界面，可在此对话框中选择捕获数据包用的网卡接口。图8-16选择数据包捕获接口计算机网络技术8.5传输层与应用层故障诊断(3)统计数据包(4)显示捕获的数据包数据包捕获停止后，出现如图8-17所示的已捕获数据包的显示界面图8-17Wireshark已捕获数据包显示界面计算机网络技术8.5传输层与应用层故障诊断(5)保存捕获的数据包2.TCP协议分析TCP协议分析的步骤为：(1)运行Wireshark，从Capture菜单或工具栏执行数据包捕获操作。(2)打开IE浏览器，在地址栏输入任意一网站网址，如，等待浏览器完全显示出该网站页面。(3)点击“停止”按钮停止数据包捕获。(4)由于捕获到的数据包太多，需要进行过滤才能方便分析，因此在过滤器编辑栏Filter中输入IP.addr==115.57.236.199andIP.addr==218.28.165.44后直接键入回车键，过滤器将所捕获数据包中同时包含IP地址115.57.236.199与218.28.165.44的数据包过滤出来，显示在Wireshark中。其中IP地址115.57.236.199为本机地址，218.28.165.44为地址。计算机网络技术8.5传输层与应用层故障诊断(5)单击选中过滤后的数据包，点击数据包分层协议信息栏各层协议前的“+”号，即可在不同网络层展开该数据包，对数据包的各个字段进行查看和分析。图8-18给出了TCP协议的数据包格式图8-18TCP协议数据包格式计算机网络技术8.5传输层与应用层故障诊断3.UDP协议分析UDP协议的分析过程与TCP类似，其主要步骤为：(1)运行Wireshark，从Capture菜单或工具栏执行数据包捕获操作。(2)登录本机最近一段时