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基于路由器的網(wǎng)絡(luò)診斷技術(shù)
2016-04-25
網(wǎng)絡(luò)診斷是管好、用好網(wǎng)絡(luò)，使網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮最大作用的重要技術(shù)工作。本文簡述分層診斷技術(shù)，結(jié)合討論路由器各種接口的診斷，綜述互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)連通性故障的排除。
網(wǎng)絡(luò)故障診斷概述
網(wǎng)絡(luò)故障診斷，從故障現(xiàn)象出發(fā)，以網(wǎng)絡(luò)診斷工具為手段獲取診斷信息，確定網(wǎng)絡(luò)故障點，查找問題的根源，排除故障，恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)正常運行。網(wǎng)絡(luò)故障通常有以下幾種可能：物理層中物理設(shè)備相互連接失敗或者硬件及線路本身的問題；數(shù)據(jù)鏈路層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的接口配置 問題；網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議配置或操作錯誤；傳輸層的設(shè)備性能或通信擁塞問題；上三層或網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序錯誤。診斷網(wǎng)絡(luò)故障的過程應(yīng)該沿著OSI七層模型從物理層開始向上進(jìn)行。首先檢查物理層，然后檢查數(shù)據(jù)鏈路層，以此類推，設(shè)法確定通信失敗的故障點，直到系統(tǒng)通信 正常為止。
網(wǎng)絡(luò)診斷可以使用多種工具：路由器診斷命令，網(wǎng)絡(luò)管理工具和包括局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)分析儀在內(nèi)的其它故障診斷工具。查看路由表，是開始查找網(wǎng)絡(luò)故障的好辦法。ICMP的ping、trace命令和Cisco的show命令、debug命令是獲取故障診斷有 用信息的網(wǎng)絡(luò)工具。如何監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)在正常條件下的運行細(xì)節(jié)和出現(xiàn)故障的情況,監(jiān)視哪些內(nèi)容呢？利用show interface命令可以非常容易地獲得待檢查的每個接口的信息。show buffer命令提供定期顯示緩沖區(qū)大小、用途及使用狀況。show proc命令和 show proc mem命令可用于跟蹤處理器和內(nèi)存的使用情況。可以定期收集這些數(shù)據(jù)，在故障出現(xiàn)時用于診斷參考。
故障診斷步驟
第一步，首先確定故障的具體現(xiàn)象，分析造成這種故障現(xiàn)象的原因的類型。例如，主機(jī)不響應(yīng)客戶請求服務(wù)?？赡艿墓收显蚴侵鳈C(jī)配置問題、接口卡故障或路由器配置命令丟失等。
第二步，收集需要的用于幫助隔離可能故障原因的信息。從網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)、協(xié)議分析跟蹤、路由器診斷命令的輸出報告或軟件說明書中收集有用的信息。
第三步，根據(jù)收集到的情況考慮可能的故障原因，排除某些故障原因。例如，根據(jù)某些資料可以排除硬件故障，把注意力放在軟件原因上。
第四步，根據(jù)最后的可能故障原因，建立一個診斷計劃。開始僅用一個最可能的故障原因進(jìn)行診斷活動，這樣可以容易恢復(fù)到故障的原始狀態(tài)。如果一次同時考慮多個故障原因，試圖返回故障原始狀態(tài)就困難多了。
第五步，執(zhí)行診斷計劃，認(rèn)真做好每一步測試和觀察，每改變一個參數(shù)都要確認(rèn)其結(jié)果。分析結(jié)果確定問題是否解決，如果沒有解決，繼續(xù)下去，直到故障現(xiàn)象消失。
網(wǎng)絡(luò)分層診斷技術(shù)
物理層的故障主要表現(xiàn)在設(shè)備的物理連接方式是否恰當(dāng)；連接電纜是否正確；Modem、CSU/DSU等設(shè)備的配置及操作是否正確。確定路由器端口物理連接是否完好的最佳方法是使用show interface命令，檢查每個端口的狀態(tài)，解釋屏幕輸出信息，查看端口狀態(tài)、協(xié)議建立狀態(tài)和EIA狀態(tài)。
查找和排除數(shù)據(jù)鏈路層的故障，需要查看路由器的配置，檢查連接端口的共享同一數(shù)據(jù)鏈路層的封裝情況。每對接口要和與其通信的其它設(shè)備有相同的封裝。通過查看路由器的配置檢查其封裝，或者使用show命令查看相應(yīng)接口的封裝情況。
排除網(wǎng)絡(luò)層故障的基本方法是：沿著從源到目標(biāo)的路徑，查看路由器路由表，同時檢查路由器接口的IP地址。如果路由沒有在路由表中出現(xiàn)，應(yīng)該通過檢查來確定是否已經(jīng)輸入適當(dāng)?shù)撵o態(tài)路由、默認(rèn)路由或者動態(tài)路由。然后手工配置一些丟失的路由，或者排除一些動 態(tài)路由選擇過程的故障，包括RIP或者IGRP路由協(xié)議出現(xiàn)的故障。例如，對于IGRP路由，選擇信息只在同一自治系統(tǒng)號（AS）的系統(tǒng)之間交換數(shù)據(jù)，查看路由器配置的自治系統(tǒng)號的匹配情況。
路由器接口故障排除
串口故障排除
串口出現(xiàn)連通性問題時，為了排除串口故障，一般是從show interface serial命令開始，分析它的屏幕輸出報告內(nèi)容，找出問題之所在。串口報告的開始提供了該接口狀態(tài)和線路協(xié)議狀態(tài)。接口和線路協(xié)議的可能組合有以下幾種：
1．串口運行、線路協(xié)議運行，這是完全的工作條件。該串口和線路協(xié)議已經(jīng)初始化，并正在交換協(xié)議的存活信息。
2．串口運行、線路協(xié)議關(guān)閉，這個顯示說明路由器與提供載波檢測信號的設(shè)備連接，表明載波信號出現(xiàn)在本地和遠(yuǎn)程的調(diào)制解調(diào)器之間，但沒有正確交換連接兩端的協(xié)議存活信息?？赡艿墓收习l(fā)生在路由器配置問題、調(diào)制解調(diào)器操作問題、租用線路干擾或遠(yuǎn)程路由器 故障，數(shù)字式調(diào)制解調(diào)器的時鐘問題，通過鏈路連接的兩個串口不在同一子網(wǎng)上，都會出現(xiàn)這個報告。 3．串口和線路協(xié)議都關(guān)閉，可能是電信部門的線路故障、電纜故障或者是調(diào)制解調(diào)器故障。
4．串口管理性關(guān)閉和線路協(xié)議關(guān)閉，這種情況是在接口配置中輸入了shutdown命令。通過輸入no shutdown命令，打開管理性關(guān)閉。
接口和線路協(xié)議都運行的狀況下，雖然串口鏈路的基本通信建立起來了，但仍然可能由于信息包丟失和信息包錯誤時會出現(xiàn)許多潛在的故障問題。正常通信時接口輸入或輸出信息包不應(yīng)該丟失，或者丟失的量非常小，而且不會增加。如果信息包丟失有規(guī)律性增加，表明 通過該接口傳輸?shù)耐ㄐ帕砍^接口所能處理的通信量。解決的辦法是增加線路容量。查找其它原因發(fā)生的信息包丟失，查看show interface serial命令的輸出報告中的輸入輸出保持隊列的狀態(tài)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)保持隊列中信息包數(shù)量達(dá)到了信息的最大允許值，可以增加保持隊列設(shè)置的大小。
以太接口故障排除
以太接口的典型故障問題是：帶寬的過分利用；碰撞沖突次數(shù)頻繁；使用不兼容的幀類型。使用show interface ethernet命令可以查看該接口的吞吐量、碰撞沖突、信息包丟失、和幀類型的有關(guān)內(nèi)容等。
1．通過查看接口的吞吐量可以檢測網(wǎng)絡(luò)的帶寬利用狀況。如果網(wǎng)絡(luò)廣播信息包的百分比很高，網(wǎng)絡(luò)性能開始下降。光纖網(wǎng)轉(zhuǎn)換到以太網(wǎng)段的信息包可能會淹沒以太口?；ヂ?lián)網(wǎng)發(fā)生這種情況可以采用優(yōu)化接口的措施，即在以太接口使用no ip route-cache命令，禁用快速轉(zhuǎn)換，并且調(diào)整緩沖區(qū)和保持隊列的設(shè)置。
2．兩個接口試圖同時傳輸信息包到以太電纜上時，將發(fā)生碰撞。以太網(wǎng)要求沖突次數(shù)很少，不同的網(wǎng)絡(luò)要求是不同的，一般情況下發(fā)現(xiàn)沖突每秒有三五次就應(yīng)該查找沖突的原因了。碰撞沖突產(chǎn)生擁塞，碰撞沖突的原因通常是由于敷設(shè)的電纜過長、過分利用、或者“聾 ”節(jié)點。以太網(wǎng)絡(luò)在物理設(shè)計和敷設(shè)電纜系統(tǒng)管理方面應(yīng)有所考慮，超規(guī)范敷設(shè)電纜可能引起更多的沖突發(fā)生。 3．如果接口和線路協(xié)議報告運行狀態(tài)，并且節(jié)點的物理連接都完好，可是不能通信。引起問題的原因也可能是兩個節(jié)點使用了不兼容的幀類型。解決問題的辦法是重新配置使用相同幀類型。如果要求使用不同幀類型的同一網(wǎng)絡(luò)的兩個設(shè)備互相通信，可以在路由器接口 使用子接口，并為每個子接口指定不同的封裝類型。
異步通信口故障排除
互連網(wǎng)絡(luò)的運行中，異步通信口的任務(wù)是為用戶提供可靠服務(wù)，但又是故障多發(fā)部位。異步通信口故障一般的外部因素是：撥號鏈路性能低劣；電話網(wǎng)交換機(jī)的連接質(zhì)量問題；調(diào)制解調(diào)器的設(shè)置。檢查鏈路兩端使用的調(diào)制解調(diào)器：連接到遠(yuǎn)程PC機(jī)端口調(diào)制解調(diào)器的問 題不太多，因為每次生成新的撥號時通常都初始化調(diào)制解調(diào)器，利用大多數(shù)通信程序都能在發(fā)出撥號命令之前發(fā)送適當(dāng)?shù)脑O(shè)置字符串；連接路由器端口的問題較多，這個調(diào)制解調(diào)器通常等待來自遠(yuǎn)程調(diào)制解調(diào)器的連接，連接之前，并不接收設(shè)置字符串。如果調(diào)制解調(diào)器丟失 了它的設(shè)置，應(yīng)采用一種方法來初始化遠(yuǎn)程調(diào)制解調(diào)器。簡單的辦法是使用可通過前面板配置的調(diào)制解調(diào)器；另一種方法是將調(diào)制解調(diào)器接到路由器的異步接口，建立反向telnet,發(fā)送設(shè)置命令配置調(diào)制解調(diào)器。
show interface async 命令、show line命令是診斷異步通信口故障使用最多的工具。show interface async 命令輸出報告中，接口狀態(tài)報告關(guān)閉的唯一的情況是，接口沒有設(shè)置封裝類型。線路協(xié)議狀態(tài)顯示與串口線路協(xié)議顯示相同。show line命令顯示接口接收和傳輸速度設(shè)置以及EIA狀態(tài)顯示。show line命令可以認(rèn)為是接口命令（show interface async）的擴(kuò)展。查看show line命令輸出的EIA信號可以判斷網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。
確定異步通信口故障一般可用下列步驟：檢查電纜線路質(zhì)量；檢查調(diào)制解調(diào)器的參數(shù)設(shè)置；檢查調(diào)制解調(diào)器的連接速度；檢查rxspeed 和txspeed是否與調(diào)制解調(diào)器的配置匹配；通過show interface async 命令和 show line命令查看端口的通信狀況；從show line命令的報告檢查EIA狀態(tài)顯示；檢查接口封裝；檢查信息包丟失及緩沖區(qū)丟失情況。
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