試論高校校園網(wǎng)絡(luò)故障的診斷與排除

全 宇

(嶺南師范學(xué)院網(wǎng)絡(luò)與信息技術(shù)中心，廣東湛江 524048)

試論高校校園網(wǎng)絡(luò)故障的診斷與排除

全 宇

(嶺南師范學(xué)院網(wǎng)絡(luò)與信息技術(shù)中心，廣東湛江 524048)

由于高校上網(wǎng)人次多，所以校園網(wǎng)絡(luò)故障也比較多。根據(jù)故障類型的性質(zhì)分為物理故障和邏輯故障；根據(jù)故障的對(duì)象分為線路故障、路由器故障和主機(jī)故障。網(wǎng)絡(luò)故障的原因多種多樣，歸納起來有：網(wǎng)絡(luò)線路不通、配置文件和配置選項(xiàng)設(shè)置不當(dāng)及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議出錯(cuò)等問題。網(wǎng)絡(luò)故障診斷的目的是查出故障原因，及時(shí)排除，保證網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行，網(wǎng)絡(luò)故障有分層和分類兩種診斷和排除方法。

校園；網(wǎng)絡(luò)故障；診斷；排除

隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展與人們信息化水平的提高，校園網(wǎng)絡(luò)在高校師生的學(xué)習(xí)和工作中起著舉足輕重的作用。為了使校園網(wǎng)絡(luò)暢通，必須加強(qiáng)校園網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)與管理，經(jīng)常檢查，若發(fā)現(xiàn)故障，要及時(shí)診斷，盡早排除，保證校圖網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。下面僅就高校校園網(wǎng)絡(luò)故障的診斷與排除作一簡(jiǎn)要論述。

1 校園網(wǎng)絡(luò)故障的分類

掌握校園網(wǎng)絡(luò)故障的類型，對(duì)診斷與排除故障具有重要意義。如果從網(wǎng)絡(luò)故障的性質(zhì)看，可分為物理故障和邏輯故障[1]。物理故障是指人為疏忽導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)連接錯(cuò)誤而產(chǎn)生的故障，包括線路問題、端口問題、集成器問題和路由器問題等。邏輯故障是指網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置錯(cuò)誤而產(chǎn)生的故障，包括路由器邏輯問題、主機(jī)邏輯問題。

如果從網(wǎng)絡(luò)故障的對(duì)象看，可分為線路故障、路由器故障和主機(jī)故障[2]。線路故障是指線路不通或受到強(qiáng)電磁影響而產(chǎn)生的故障。路由器故障是指路由器問題而引起的故障。有些故障由幾個(gè)路由器問題引起，有些故障僅由一個(gè)路由器問題引起。這些故障表現(xiàn)在：系統(tǒng)不能正常加電，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)線路受阻；路由器溫度過高，容易燒壞；路由器CPU高頻使用及其內(nèi)存余量不足，都會(huì)引起故障。此外，配置錯(cuò)誤也會(huì)引起路由器故障。配置錯(cuò)誤比較復(fù)雜，或產(chǎn)生于端口處，或產(chǎn)生于流量管理中，或產(chǎn)生于路由器協(xié)議部分，或產(chǎn)生于管理者本身。主機(jī)故障是指主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)配置錯(cuò)誤引起網(wǎng)絡(luò)不通。表現(xiàn)在主機(jī)的IP地址、DNS域名、網(wǎng)關(guān)配置不當(dāng)，都會(huì)引起主機(jī)連接不通。

2 校園網(wǎng)絡(luò)故障的原因

網(wǎng)絡(luò)故障盡管種類多，但總的來說引起故障的原因不外乎是網(wǎng)線不通、配置不當(dāng)或網(wǎng)絡(luò)協(xié)議出錯(cuò)。

2.1 網(wǎng)線不通

網(wǎng)線不通即網(wǎng)絡(luò)線路受阻，這種現(xiàn)象是最常見的。網(wǎng)絡(luò)線路不通往往與網(wǎng)線和網(wǎng)卡有關(guān)，與插座和跳線有關(guān)，也與交換機(jī)設(shè)備和通信介質(zhì)有關(guān)。上述配件損壞一個(gè)或缺少一個(gè)，都會(huì)使網(wǎng)絡(luò)線路不通。

2.2 配置文件和配置選項(xiàng)設(shè)置不當(dāng)

高校校園網(wǎng)絡(luò)的交換機(jī)和路由器均有配置文件，服務(wù)器和計(jì)算機(jī)均有配置選項(xiàng)。二者設(shè)置不當(dāng)，就會(huì)產(chǎn)生故障。這也是網(wǎng)絡(luò)故障產(chǎn)生的主要原因。

2.3 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議問題

高校校園網(wǎng)絡(luò)必有協(xié)議，無協(xié)議則無網(wǎng)絡(luò)。無協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)，使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與計(jì)算機(jī)之間難以進(jìn)行通信，所有的硬件設(shè)備就會(huì)變成一堆擺設(shè)[3]?？梢姡W(wǎng)絡(luò)協(xié)議的配置十分重要，網(wǎng)絡(luò)能否正常運(yùn)行是由網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的配置來決定的。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有交換機(jī)和路由器執(zhí)行的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，亦有計(jì)算機(jī)和路由器執(zhí)行的協(xié)議。它們之中只要有一個(gè)協(xié)議配置失當(dāng)，就無法正常運(yùn)行，從而出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障[4]。

3 校園網(wǎng)絡(luò)故障的診斷與排除

高校校園網(wǎng)絡(luò)故障的診斷與排除以網(wǎng)絡(luò)原理、網(wǎng)絡(luò)配置和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的知識(shí)為基礎(chǔ)[5]，我們可以根據(jù)故障現(xiàn)象，通過分析找出故障點(diǎn)，診斷出故障原因，以便有針對(duì)性地排除故障。

3.1 網(wǎng)絡(luò)故障診斷的目的

為了提升診斷網(wǎng)絡(luò)故障的可行性和有效性，必須明確如下幾點(diǎn)：第一，診斷故障出在哪里，找出故障點(diǎn)；第二，排查校園網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃及配置中有哪些不完善的地方，制定改進(jìn)措施；第三，檢查校園網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行是否正常，采取相應(yīng)對(duì)策予以解決。網(wǎng)絡(luò)管理者明確網(wǎng)絡(luò)故障的診斷目的，在實(shí)踐工作中就會(huì)取得事半功倍的效果。

3.2 網(wǎng)絡(luò)故障診斷的步驟

高校校園網(wǎng)絡(luò)是指處于校園內(nèi)不同地點(diǎn)的多臺(tái)具有獨(dú)立功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過通信設(shè)備和通信介質(zhì)連接起來，以功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件進(jìn)行管理而實(shí)現(xiàn)硬件、軟件、數(shù)據(jù)信息等資源共享和信息傳遞的系統(tǒng)[6]。因此，網(wǎng)絡(luò)故障產(chǎn)生的部位也難以預(yù)料，所以，對(duì)每個(gè)故障現(xiàn)象都要有針對(duì)性地檢測(cè)診斷。筆者根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，給出網(wǎng)絡(luò)故障診斷的步驟。

第一步，確定故障的類型。根據(jù)故障現(xiàn)象進(jìn)行分析，確診是線路出故障、或是路由器出故障、或是主機(jī)出故障，這是關(guān)鍵性的一步。

第二步，收集故障的信息。診斷故障時(shí)使用相關(guān)工具進(jìn)行測(cè)試，收集用于查找故障原因的相關(guān)而有用的信息。

第三步，分析故障的原因。前文提到網(wǎng)絡(luò)故障的原因，有助于我們獲取與故障相關(guān)的有用信息，通過思維分析，先排除某些不可能的故障原因，然后找出可能的故障原因。

第四步，制定測(cè)試方案。在第三步的基礎(chǔ)上，確定故障原因，擬出測(cè)試方案。

第五步，實(shí)施測(cè)試方案。按測(cè)試方案的步驟進(jìn)行測(cè)試，并做好記錄，凡改變一個(gè)參數(shù)時(shí)都要確認(rèn)其結(jié)果，通過對(duì)結(jié)果的分析，從而找出網(wǎng)絡(luò)故障產(chǎn)生的原因。若一次診斷不出，可重復(fù)測(cè)試、觀察、記錄、分析，直到診斷出網(wǎng)絡(luò)故障產(chǎn)生的原因?yàn)橹埂?/p>

3.3 網(wǎng)絡(luò)故障診斷與排除方法

3.3.1 分層診斷與排除法

網(wǎng)絡(luò)從底層到頂層分為七級(jí)：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層[7]。各層相對(duì)獨(dú)立，分別完成相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)功能。分層檢測(cè)能夠準(zhǔn)確地診斷故障原因并及早處理。分層診斷與排除法有兩種方式：一種是自下而上，適用于物理網(wǎng)絡(luò)不夠成熟的情況；一種自上而下，適用于物理網(wǎng)絡(luò)比較穩(wěn)定的情況。無論采用何種方式，目的是為盡快地診斷出故障的原因，并及時(shí)排除。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)故障大都發(fā)生在物理層、鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層。

物理層是分層結(jié)構(gòu)體系中最基礎(chǔ)的一層，其主要功能是為上一層傳輸數(shù)據(jù)。診斷的關(guān)鍵是看網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的連接方式，檢查是否得當(dāng)，包括線路問題、端口設(shè)置問題、集成器問題、電源問題、網(wǎng)卡問題。網(wǎng)卡問題包括網(wǎng)卡參數(shù)設(shè)置有無錯(cuò)誤、在同一段網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的參數(shù)設(shè)置是否一致、網(wǎng)卡有無受到其它干擾、網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)是否正常等。通過排查，確定故障點(diǎn)及故障原因，有的放矢地及早解決。

數(shù)據(jù)鏈路層居于分層結(jié)構(gòu)的第二層，其主要作用是提供介質(zhì)訪問、鏈條管理等，使上層不需要知曉物理層的特征就能得到可靠的傳輸。對(duì)數(shù)據(jù)鏈路層故障的診斷，主要排查鏈路接口兩端封裝類型是否一致，數(shù)據(jù)幀是否錯(cuò)發(fā)、重發(fā)、丟失或幀碰撞等，鏈路層地址的設(shè)置是否有誤，協(xié)議是否匹配等。通過排查，一旦發(fā)現(xiàn)故障的部位和原因，就能有的放矢地給予排除。

網(wǎng)絡(luò)層是基于該模型結(jié)構(gòu)的第三層，其功能是為信息包選擇一條最佳路由。對(duì)該層的故障的診斷主要是檢查路由配置，看其是否正確。如果路由配置錯(cuò)誤，可沿著路由源端至目標(biāo)路徑，使用ip routing命令檢測(cè)路由器的路由表，若路由表中沒有合適的路由，就可以手工配置一些丟失的路由，在路由表中亦可以間接地檢測(cè)接口的IP地址及子網(wǎng)掩碼設(shè)置是否正確，如有錯(cuò)誤，應(yīng)及時(shí)更正。路由器故障可分為硬件故障和軟件故障。硬件故障的診斷主要觀察電源指示燈POWER是否亮著，配置終端有無顯示或顯示亂碼。軟件故障的診斷，主要是檢查軟件配置，可用display our命令來逐一檢查，亦可加上某些參數(shù)如global、protocol等來檢查相關(guān)的配置。不管是硬件故障還是軟件故障，一旦查出故障點(diǎn)及其原因，就應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng)對(duì)策給予排除。

傳輸層的功能是為主機(jī)的應(yīng)用提供端與端鏈接。其故障的診斷主要是檢查端口配置是否正確，訪問控制列表是否有誤。可用Netstat命令檢查服務(wù)器的端口開啟狀態(tài)是否錯(cuò)誤，客戶機(jī)的端口連接是否正確；用acl命令顯示三層交換機(jī)或路由器的訪問控制列表有無問題。如有故障，應(yīng)及時(shí)排除。

會(huì)話層的功能是負(fù)責(zé)建立、維護(hù)和管理回話；表示層的功能是處理數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)加密等；應(yīng)用層的功能是提供應(yīng)用程序間通信。三者在TCP/IP參考模型中稱為應(yīng)用高層。應(yīng)用高層負(fù)責(zé)特定的應(yīng)用程序細(xì)節(jié)，如SNMP負(fù)責(zé)處理網(wǎng)絡(luò)管理、telnet負(fù)責(zé)處理遠(yuǎn)程登陸、SMTP負(fù)責(zé)文件郵件傳遞等。對(duì)應(yīng)用高層故障的診斷，主要排查服務(wù)器CPU的運(yùn)行情況，系統(tǒng)核心進(jìn)程的運(yùn)行情況，應(yīng)用程序?qū)ο到y(tǒng)資源的占用情況及系統(tǒng)管理等方面的內(nèi)容。應(yīng)用高層涉及協(xié)議故障比較多，故障診斷與排除也比較困難，網(wǎng)絡(luò)管理者需要了解協(xié)議之間的作用及怎樣運(yùn)用協(xié)議，把握住有哪些程序可用，管理者可以使用端口掃描器判斷哪些端口正在使用，可以借助協(xié)議分析儀捕捉相應(yīng)的RIP信息和UDP報(bào)頭?？偠灾瑢?duì)于應(yīng)用高層來說，可以使用程序本身進(jìn)行調(diào)試，診斷與排除故障。

3.3.2 分類診斷與排除法

網(wǎng)絡(luò)故障有不同的類型，分類診斷與排除法就是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)故障的類型進(jìn)行診斷出故障原因并予以排除的一種方法。前文談到網(wǎng)絡(luò)故障的性質(zhì)分類和對(duì)象分類，下面討論對(duì)象分類的診斷與排除方法。

線路故障的診斷，可用命令檢測(cè)網(wǎng)線遠(yuǎn)端的交換機(jī)是否有響應(yīng)，該線上的流量是否存在，檢測(cè)各種配置有無差錯(cuò)，如有差錯(cuò)，及早更正。

路由器故障的診斷，可用MIB變量瀏覽器，從路由器MIB變量中讀出有關(guān)的數(shù)據(jù)[8]。在一般情況下，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)都有專門的管理進(jìn)程，不斷地檢測(cè)路由器的關(guān)鍵數(shù)據(jù)[9]，并予以報(bào)警，然后根據(jù)報(bào)警查找故障原因，并及時(shí)排除故障。

主機(jī)故障，一般是由于主機(jī)本身的網(wǎng)絡(luò)配置錯(cuò)誤，引起網(wǎng)絡(luò)不通。主機(jī)故障的診斷，首先檢查主機(jī)配置是否得當(dāng)，主機(jī)配置的IP地址與其它主機(jī)有無矛盾；其次檢查服務(wù)器設(shè)置有無問題；再次檢查主機(jī)有無受到惡意攻擊等。如果是由主機(jī)配置不當(dāng)引起的故障，排除故障的方法就是更正配置或重新給主機(jī)正確配置；如果主機(jī)受到惡意攻擊，就可通過監(jiān)視主機(jī)的流量，或掃描主機(jī)端口和服務(wù)器等方法來阻擋可能出現(xiàn)的漏洞，亦可安裝一些防火墻軟件來排除此類故障[10]。

4 結(jié)語

網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，隨著上網(wǎng)人次的增加，網(wǎng)絡(luò)故障也隨之增多，而且故障原因具復(fù)雜性和多樣性。我們需要深入研究，掌握系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)理論，并在實(shí)踐工作中不斷探索，不斷積累經(jīng)驗(yàn)，了解網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)把握網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況，科學(xué)而合理地使用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，減少故障現(xiàn)象的產(chǎn)生，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)故障不可避免地產(chǎn)生時(shí)，也能及時(shí)診斷、及早排除。

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Discussion on the Diagnosis and Elimination of Campus Network Failures

QUAN Yu

(Information and Education Technology Center of Lingnan Normal College,Zhanjiang Guangdong 524048, China)

With the popularization and improvement of education informatization, the internet technology has fully expanded to university campus for teaching, scientific research and management. Thus campus network faults and failures emerges as a focused research question. According to the characteristics of fault types and the fault objects, this paper sums up network fault reasons as network circuit impassability, improper setting for the configuration files, configuration option and improper network protocol and sets up network fault diagnosis to identify the cause of the malfunction exclusion timely, ensuring the normal operation of the network. We finally propose that stratification and classification are the two efficient methods for diagnosing and eliminating network faults.

campus network; network faults; diagnosis; elimination

2016-10-09

嶺南師范學(xué)院2015年自然科學(xué)研究青年項(xiàng)目“基于高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室故障研究”(QL1511)。

全 宇(1982- )，男，實(shí)驗(yàn)師，碩士，從事實(shí)驗(yàn)室管理與理論研究。

TP393

A

2095-7602(2017)02-0046-03