论文部分内容阅读
【摘要】本文简单介绍网络及路由器的基本概念，简述网络分层诊断技术，结合讨论路由器各种接口的诊断，综述互联网络连通性故障的排除。
【关键词】网络;互联网;路由器;故障诊断
Excluded from analysis computer network connectivity problems
Hao Xue-mei
（Yongnian County Land Resources BureauYongnianHebei057150）
【Abstract】This paper briefly introduces the basic concepts of networks and routers， network stratification brief diagnostic techniques， combined with discussion of diagnosis router interfaces， excluding Review Internet connectivity problems.
【Key words】Fault diagnosis;Internet;Router Network
1. 引言
从国际上看，网络管理与故障诊断已经经历了从无到有的过程，现在正在从初级到高级，从不完善到完善，从集中到分散的目标发展。实现故障诊断的科学化、规范化已经成为影响网络持续、高速、健康发展的重大问题。在美军《2010年联合构想》中，首次把通信故障管理作为与“主宰机动、精确打击、全维防护”相并列的四大作战原则之一。
2. 计算机网络概述
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。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。
3. 常见计算机网络故障分析及影响
3.1计算机网络故障的分类。
虽然有各式各样的网络故障，但所有的故障总体可分为物理故障与逻辑故障，也就是通常所说的硬件故障与软件故障。硬件故障有网卡、网线、集线器（Hub）、交换机、路由器等。软件故障中最常见的情况就是网络协议问题或因为网络设备的配置原因而导致的网络异常或故障。
3.2计算机网络故障判断步骤。首先要检查网卡是否正常。连接计算机与其他网络设备的跳线、网线是否畅通。网络连线的故障通常包括网络线内部断裂、双绞线、RJ-45水晶头接触不良。可用测线器检测。两边的RJ-45头是否插好。信息插座是否有故障。
故障原因：虽然故障原因多种多样，但总的来讲不外乎就是硬件问题和软件问题，说得再确切一些，这些问题就是网络连接性问题、配置文件等选项问题。
3.2.1网络连接性：网络连接性是故障发生后首先应当考虑的原因。连通性的问题通常涉及到网卡、跳线、信息插座、网线、Hub、Modem等设备和通信介质。其中，任何一个设备的损坏，都会导致网络连接的中断。连通性通常可采用软件和硬件工具进行测试验证。排除了由于电脑网络协议配置不当而导致故障的可能后，就应该查看网卡和Hub的指示灯是否正常，测量网线是否畅通。
3.2.2配置文件和选项：服务器、电脑都有配置选项，配置文件和配置选项设置不当，同样会导致网络故障。如服务器权限的设置不当，会导致资源无法共享的故障。电脑网卡配置不当，会导致无法连接的故障。当网络内所有的服务都无法实现时，应当检查Hub。网络诊断可以使用包括局域网或广域网分析仪在内的多种工具：路由器诊断命令;网络管理工具和其它故障诊断工具。CISCO提供的工具足以胜任排除绝大多数网络故障。查看路由表，是解决网络故障开始的好地方。ICMP的ping、trace命令和Cisco的show命令、debug命令是获取故障诊断有用信息的网络工具。我们通常使用一个或多个命令收集相应的信息，在给定情况下，确定使用什么命令获取所需要的信息。另外show buffer命令提供定期显示缓冲区大小、用途及使用状况等。Show proc命令和 show proc mem命令可用于跟踪处理器和内存的使用情况，可以定期收集这些数据，在故障出现时，用于诊断参考。
4. 解决计算机网络故障的方法
4.1物理层及其诊断。物理层是OSI分层结构体系中最基础的一层，它建立在通信媒体的基础上，实现系统和通信媒体的物理接口，为数据链路实体之间进行透明传输，为建立、保持和拆除计算机和网络之间的物理连接提供服务。
物理层的故障主要表现在设备的物理连接方式是否恰当;连接电缆是否正确;MODEM、CSU/DSU等设备的配置及操作是否正确。确定路由器端口物理连接是否完好的最佳方法是使用show interface命令，检查每个端口的状态，解释屏幕输出信息，查看端口状态、协议建立状态和EIA状态。
4.2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。
4.3硬件诊断。
4.3.1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。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。（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。 4.3.2以太接口故障排除：以太接口的典型故障问题是：带宽的过分利用;碰撞冲突次数频繁;使用不兼容的幀类型。使用show interface ethernet命令可以查看该接口的吞吐量、碰橦冲突、信息包丢失、和幀类型的有关内容等。
（1）通过查看接口的吞吐量可以检测网络的利用。互联网发生这种情况可以采用优化接口的措施，即在以太接口使用no iproute-cache命令，禁用快速转换，并且调整缓冲区和保持队列。
（2）两个接口试图同时传输信息包到以太电缆上时，将发生碰橦。以太网要求冲突次数很少，不同的网络要求是不同的，一般情况发现冲突每秒有3、5次就应该查找冲突的原因了。碰橦冲突产生拥塞，碰橦冲突的原因通常是由于敷设的电缆过长、过分利用、或者“聋”节点。
4.4网络安全。目前，防火墙有两个关键技术，一是包过滤技术，二是代理服务技术。
（1）包过滤技术：包过滤技术主要是基于路由的技术，即依据静态或动态的过滤逻辑，在对数据包进行转发前根据数据包的目的地址、源地址及端口号对数据包进行过滤。包过滤不能对数据包中的用户信息和文件信息进行识别，只能对整个网络提供保护。
（2）代理服务技术代理服务又称为应用级防火墙、代理防火墙或应用网关，一般针对某一特定的应用来使用特定的代理模块。代理服务由用户端的代理客户和防火墙端的代理服务器两部分组成，其不仅能理解数据包头的信息，还能理解应用信息本身的内容。当一个远程用户连接到某个运行代理服务的网络时，防火墙端的代理服务器即进行连接，IP报文即不再向前转发而进入内网。
5. 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。
参考文献
[1]李艇《网络安全与认证》 重庆大学出版社，2010（33-35）.
[2]杨富国《 网络设备安全与防火墙》，北方交通大学出版社2008（24-25）.
[3]靳爱国等.计算机实用维修技术，北京：国防工业出版社，2009（ 78-80）.
[4]王丽艳，浅谈防火墙技术与防火墙系统设计[J].辽宁工学院学报，20011（10）：28-33.
[5]郭伟， 数据包过滤技术与防火墙的设计[J].江汉大学学报，2009（7）：24-26.
[文章编号]1619-2737（2014）11-03-844
【关键词】网络;互联网;路由器;故障诊断
Excluded from analysis computer network connectivity problems
Hao Xue-mei
（Yongnian County Land Resources BureauYongnianHebei057150）
【Abstract】This paper briefly introduces the basic concepts of networks and routers， network stratification brief diagnostic techniques， combined with discussion of diagnosis router interfaces， excluding Review Internet connectivity problems.
【Key words】Fault diagnosis;Internet;Router Network
1. 引言
从国际上看，网络管理与故障诊断已经经历了从无到有的过程，现在正在从初级到高级，从不完善到完善，从集中到分散的目标发展。实现故障诊断的科学化、规范化已经成为影响网络持续、高速、健康发展的重大问题。在美军《2010年联合构想》中，首次把通信故障管理作为与“主宰机动、精确打击、全维防护”相并列的四大作战原则之一。
2. 计算机网络概述
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。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。
3. 常见计算机网络故障分析及影响
3.1计算机网络故障的分类。
虽然有各式各样的网络故障，但所有的故障总体可分为物理故障与逻辑故障，也就是通常所说的硬件故障与软件故障。硬件故障有网卡、网线、集线器（Hub）、交换机、路由器等。软件故障中最常见的情况就是网络协议问题或因为网络设备的配置原因而导致的网络异常或故障。
3.2计算机网络故障判断步骤。首先要检查网卡是否正常。连接计算机与其他网络设备的跳线、网线是否畅通。网络连线的故障通常包括网络线内部断裂、双绞线、RJ-45水晶头接触不良。可用测线器检测。两边的RJ-45头是否插好。信息插座是否有故障。
故障原因：虽然故障原因多种多样，但总的来讲不外乎就是硬件问题和软件问题，说得再确切一些，这些问题就是网络连接性问题、配置文件等选项问题。
3.2.1网络连接性：网络连接性是故障发生后首先应当考虑的原因。连通性的问题通常涉及到网卡、跳线、信息插座、网线、Hub、Modem等设备和通信介质。其中，任何一个设备的损坏，都会导致网络连接的中断。连通性通常可采用软件和硬件工具进行测试验证。排除了由于电脑网络协议配置不当而导致故障的可能后，就应该查看网卡和Hub的指示灯是否正常，测量网线是否畅通。
3.2.2配置文件和选项：服务器、电脑都有配置选项，配置文件和配置选项设置不当，同样会导致网络故障。如服务器权限的设置不当，会导致资源无法共享的故障。电脑网卡配置不当，会导致无法连接的故障。当网络内所有的服务都无法实现时，应当检查Hub。网络诊断可以使用包括局域网或广域网分析仪在内的多种工具：路由器诊断命令;网络管理工具和其它故障诊断工具。CISCO提供的工具足以胜任排除绝大多数网络故障。查看路由表，是解决网络故障开始的好地方。ICMP的ping、trace命令和Cisco的show命令、debug命令是获取故障诊断有用信息的网络工具。我们通常使用一个或多个命令收集相应的信息，在给定情况下，确定使用什么命令获取所需要的信息。另外show buffer命令提供定期显示缓冲区大小、用途及使用状况等。Show proc命令和 show proc mem命令可用于跟踪处理器和内存的使用情况，可以定期收集这些数据，在故障出现时，用于诊断参考。
4. 解决计算机网络故障的方法
4.1物理层及其诊断。物理层是OSI分层结构体系中最基础的一层，它建立在通信媒体的基础上，实现系统和通信媒体的物理接口，为数据链路实体之间进行透明传输，为建立、保持和拆除计算机和网络之间的物理连接提供服务。
物理层的故障主要表现在设备的物理连接方式是否恰当;连接电缆是否正确;MODEM、CSU/DSU等设备的配置及操作是否正确。确定路由器端口物理连接是否完好的最佳方法是使用show interface命令，检查每个端口的状态，解释屏幕输出信息，查看端口状态、协议建立状态和EIA状态。
4.2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。
4.3硬件诊断。
4.3.1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。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。（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。 4.3.2以太接口故障排除：以太接口的典型故障问题是：带宽的过分利用;碰撞冲突次数频繁;使用不兼容的幀类型。使用show interface ethernet命令可以查看该接口的吞吐量、碰橦冲突、信息包丢失、和幀类型的有关内容等。
（1）通过查看接口的吞吐量可以检测网络的利用。互联网发生这种情况可以采用优化接口的措施，即在以太接口使用no iproute-cache命令，禁用快速转换，并且调整缓冲区和保持队列。
（2）两个接口试图同时传输信息包到以太电缆上时，将发生碰橦。以太网要求冲突次数很少，不同的网络要求是不同的，一般情况发现冲突每秒有3、5次就应该查找冲突的原因了。碰橦冲突产生拥塞，碰橦冲突的原因通常是由于敷设的电缆过长、过分利用、或者“聋”节点。
4.4网络安全。目前，防火墙有两个关键技术，一是包过滤技术，二是代理服务技术。
（1）包过滤技术：包过滤技术主要是基于路由的技术，即依据静态或动态的过滤逻辑，在对数据包进行转发前根据数据包的目的地址、源地址及端口号对数据包进行过滤。包过滤不能对数据包中的用户信息和文件信息进行识别，只能对整个网络提供保护。
（2）代理服务技术代理服务又称为应用级防火墙、代理防火墙或应用网关，一般针对某一特定的应用来使用特定的代理模块。代理服务由用户端的代理客户和防火墙端的代理服务器两部分组成，其不仅能理解数据包头的信息，还能理解应用信息本身的内容。当一个远程用户连接到某个运行代理服务的网络时，防火墙端的代理服务器即进行连接，IP报文即不再向前转发而进入内网。
5. 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。
参考文献
[1]李艇《网络安全与认证》 重庆大学出版社，2010（33-35）.
[2]杨富国《 网络设备安全与防火墙》，北方交通大学出版社2008（24-25）.
[3]靳爱国等.计算机实用维修技术，北京：国防工业出版社，2009（ 78-80）.
[4]王丽艳，浅谈防火墙技术与防火墙系统设计[J].辽宁工学院学报，20011（10）：28-33.
[5]郭伟， 数据包过滤技术与防火墙的设计[J].江汉大学学报，2009（7）：24-26.
[文章编号]1619-2737（2014）11-03-844