網(wǎng)絡(luò)與路由器故障診斷技巧值得學(xué)習(xí)
網(wǎng)絡(luò)與路由器故障診斷技巧值得學(xué)習(xí)
路由器故障診斷可以幫你更好的維修路由器，這篇文章希望可以幫到你。
網(wǎng)絡(luò)診斷是一門綜合性技術(shù)，涉及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的各個(gè)面。為方便下面的討論，首先簡單回顧一下網(wǎng)絡(luò)和路由器的基本概念。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是由計(jì)算機(jī)集合加通信設(shè)施組成的系統(tǒng)，即利用各種通信手段，把地理上分散的計(jì)算機(jī)連在一起，達(dá)到相互通信而且共享軟件、硬件和數(shù)據(jù)等資源的系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)按其計(jì)算機(jī)分布范圍通常被分為局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。局域網(wǎng)覆蓋地理范圍較小，一般在數(shù)米到數(shù)十公里之間。廣域網(wǎng)覆蓋地理范圍較大，如校園、城市之間、乃至全球。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)之間各種形式的連接。采用統(tǒng)一協(xié)議實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)的互連，使互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)很容易得到擴(kuò)展。因特網(wǎng)就是用這種方式完成網(wǎng)絡(luò)之間聯(lián)結(jié)的網(wǎng)絡(luò)。因特網(wǎng)采用TCP/IP協(xié)議作為通信協(xié)議，將世界范圍內(nèi)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接在一起，成為當(dāng)今世界最大的和最流行的國際性網(wǎng)絡(luò)。
為了完成計(jì)算機(jī)間的通信，把每部計(jì)算機(jī)互連的功能劃分成定義明確的層次，規(guī)定了同層進(jìn)程通信的協(xié)議及相鄰層之間的接口和服務(wù)，將這些層、同層進(jìn)程通信的協(xié)議及相鄰層之間的接口統(tǒng)稱為網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)提出的開放系統(tǒng)互連參考模型(OSI)是當(dāng)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系的核心。該模型將網(wǎng)絡(luò)功能劃分為7個(gè)層次：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。
TCP/IP即傳輸控制協(xié)議和網(wǎng)間互聯(lián)協(xié)議是一組網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。TCP/IP起源于美國ARPANET網(wǎng)，發(fā)展至今已成為因特網(wǎng)使用的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議。使用TCP/IP能夠使采用不同操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)以有序的方式交換數(shù)據(jù)。
路由器是一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，是用于網(wǎng)絡(luò)連接、執(zhí)行路由選擇任務(wù)的專用計(jì)算機(jī)。路由器工作于網(wǎng)絡(luò)層，對信包轉(zhuǎn)發(fā)，并具有過濾功能。路由器能夠?qū)⑹褂貌煌夹g(shù)的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)互連起來，能夠在多種類型的網(wǎng)絡(luò)之間(局域網(wǎng)或廣域網(wǎng))建立網(wǎng)絡(luò)連接。它將處在七層模型中的網(wǎng)絡(luò)層的信息，根據(jù)最快、最直接的路由原理從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)層傳輸?shù)搅硪粋€(gè)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)層，以達(dá)到最佳路由選擇。同時(shí)在內(nèi)部使用高檔微處理器，用高速的內(nèi)部總線連接適合各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的接口卡。并具有多種網(wǎng)管功能，能監(jiān)視與路由器相連接的一些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和它們的配置運(yùn)行情況。
CISCO路由器是目前網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中使用最多的一種路由器，有多種檔次、多種系列，目前常用的當(dāng)屬2500系列，本文以2500系列為例討論。2500系列路由器是固定接口的多協(xié)議路由器，支持CISCO IOS全部功能。根據(jù)特定的協(xié)議環(huán)境分為以下四種類型：固定配置的路由器(2501)、帶HUB口的路由器(2507)、摸塊化的路由器(2514)和訪問服務(wù)器(2511)。它們結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、易于配置和管理，是一種用于小規(guī)模局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層中繼的路由設(shè)備。
CISCO IOS是CISCO所特有的互連網(wǎng)操作系統(tǒng)，所有的CISCO產(chǎn)品都運(yùn)行IOS，IOS將它們無縫連接在一起協(xié)同工作。給用戶提供一個(gè)可支持任意硬件界面、任意鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的可擴(kuò)展的開放型網(wǎng)絡(luò)。IOS支持眾多的協(xié)議，包括各種網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議和路由協(xié)議等。CISCO IOS已成為工業(yè)界網(wǎng)際網(wǎng)互聯(lián)的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。CISCO IOS提供幾種不同的操作模式，每一種模式提供一組相關(guān)的命令集、不同的操作權(quán)限和操作功能。基于安全目的，CISCO用戶界面中有兩級訪問權(quán)限：用戶級和特權(quán)級。第一級訪問允許查看路由狀態(tài)，叫做用戶EXEC模式，又稱為查看模式;第二級訪問允許查看路由器配置、修改配置和運(yùn)行調(diào)試命令，叫做特權(quán)EXEC模式，又稱為配置模式。在特權(quán)級中，按不同的配置內(nèi)容，可進(jìn)入不同的配置模式，如全球配置模式、接口配置模式、線配置模式等。 網(wǎng)絡(luò)故障診斷概述
網(wǎng)絡(luò)故障診斷應(yīng)該實(shí)現(xiàn)三方面的目的：確定網(wǎng)絡(luò)的故障點(diǎn)，恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行;發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和配置中欠佳之處，改善和優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的性能;觀察網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀況，及時(shí)預(yù)測網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量。
網(wǎng)絡(luò)故障診斷以網(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)。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(diǎn)，查找問題的根源，排除故障，恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)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(cuò)誤;傳輸層的設(shè)備性能或通信擁塞問題;上三層CISCO IOS或網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序錯(cuò)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(diǎn)，直到系統(tǒng)通信正常為止。
網(wǎng)絡(luò)診斷可以使用包括局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)分析儀在內(nèi)的多種工具：
路由器診斷命令;網(wǎng)絡(luò)管理工具和其它故障診斷工具。CISCO提供的工具足以勝任排除絕大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)故障。查看路由表，是解決網(wǎng)絡(luò)故障開始的好地方。
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。我們通常使用一個(gè)或多個(gè)命令收集相應(yīng)的信息，在給定情況下，確定使用什么命令獲取所需要的信息。譬如，通過IP協(xié)議來測定設(shè)備是否可達(dá)到的常用方法是使用ping命令。ping從源點(diǎn)向目標(biāo)發(fā)出ICMP信息包，如果成功的話，返回的ping信息包就證實(shí)從源點(diǎn)到目標(biāo)之間所有物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層的功能都運(yùn)行正常。
如何在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行后了解它的信息，了解網(wǎng)絡(luò)是否正常運(yùn)行，監(jiān)視和了解網(wǎng)絡(luò)在正常條件下運(yùn)行細(xì)節(jié)，了解出現(xiàn)故障的情況。監(jiān)視那些內(nèi)容呢?利用show interface命令可以非常容易地獲得待檢查的每個(gè)接口的信息。另外show buffer命令提供定期顯示緩沖區(qū)大小、用途及使用狀況等。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(shí)，用于診斷參考。
網(wǎng)絡(luò)故障以某種癥狀表現(xiàn)出來，故障癥狀包括一般性的(象用戶不能接入某個(gè)服務(wù)器)和較特殊的(如路由器不在路由表中)。對每一個(gè)癥狀使用特定的故障診斷工具和方法都能查找出一個(gè)或多個(gè)故障原因。一般故障排除模式如下：
第一步，當(dāng)分析網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，首先要清楚故障現(xiàn)象。應(yīng)該詳細(xì)說明故障的癥侯和潛在的原因。為此，要確定故障的具體現(xiàn)象，然后確定造成這種故障現(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。向用戶、網(wǎng)絡(luò)管理員、管理者和其他關(guān)鍵人物提一些和故障有關(guān)的問題。廣泛的從網(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(bào)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?？梢愿鶕?jù)有關(guān)情況排除某些故障原因。例如，根據(jù)某些資料可以排除硬件故障，把注意力放軟件原因上。對于任何機(jī)會(huì)都應(yīng)該設(shè)法減少可能的故障原因，以至于盡快的策劃出有效的故障診斷計(jì)劃。
第四步，根據(jù)最后的可能的故障原因，建立一個(gè)診斷計(jì)劃。開始僅用一個(gè)最可能的故障原因進(jìn)行診斷活動(dòng)，這樣可以容易恢復(fù)到故障的原始狀態(tài)。如果一次同時(shí)考慮一個(gè)以上的故障原因，試圖返回故障原始狀態(tài)就困難的多了。
第五步，執(zhí)行診斷計(jì)劃，認(rèn)真做好每一步測試和觀察，直到故障癥狀消失。
第六步，每改變一個(gè)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，直到解決。
1. 物理層及其診斷
物理層是OSI分層結(jié)構(gòu)體系中最基礎(chǔ)的一層，它建立在通信媒體的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)和通信媒體的物理接口，為數(shù)據(jù)鏈路實(shí)體之間進(jìn)行透明傳輸，為建立、保持和拆除計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)之間的物理連接提供服務(wù)。
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(gè)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)。
2. 數(shù)據(jù)鏈路層及其診斷
數(shù)據(jù)鏈路層的主要任務(wù)是使網(wǎng)絡(luò)層無須了解物理層的特征而獲得可靠的傳輸。數(shù)據(jù)鏈路層為通過鏈路層的數(shù)據(jù)進(jìn)行打包和解包、差錯(cuò)檢測和一定的校正能力，并協(xié)調(diào)共享介質(zhì)。在數(shù)據(jù)鏈路層交換數(shù)據(jù)之前，協(xié)議關(guān)注的是形成幀和同步設(shè)備。
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他設(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。
3. 網(wǎng)絡(luò)層及其診斷
網(wǎng)絡(luò)層提供建立、保持和釋放網(wǎng)絡(luò)層連接的手段，包括路由選擇、流量控制、傳輸確認(rèn)、中斷、差錯(cuò)及故障恢復(fù)等。
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(shí)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(dòng)態(tài)路由。然后手工配置一些丟失的路由，或者排除一些動(dòng)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(hào)(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(hào)的匹配情況。 路由器接口故障排除
1. 串口故障排除
串口出現(xiàn)連通性問題時(shí)，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(bào)告內(nèi)容，找出問題之所在。串口報(bào)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(yùn)行、線路協(xié)議運(yùn)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(yùn)行、線路協(xié)議關(guān)閉，這個(gè)顯示說明路由器與提供載波檢測信號(hào)的設(shè)備連接，表明載波信號(hào)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(shí)鐘問題，通過鏈路連接的兩個(gè)串口不在同一子網(wǎng)上，都會(huì)出現(xiàn)這個(gè)報(bào)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(yùn)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(cuò)誤時(shí)會(huì)出現(xiàn)許多潛在的故障問題。正常通信時(shí)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(huì)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。查找其他原因發(fā)生的信息包丟失，查看show interface serial命令的輸出報(bào)告中的輸入輸出保持隊(duì)列的狀態(tài)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)保持隊(duì)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(duì)列設(shè)置的大小。
2.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?類型。使用show interface ethernet命令可以查看該接口的吞吐量、碰?沖突、信息包丟失、和?類型的有關(guān)內(nèi)容等。
通過查看接口的吞吐量可以檢測網(wǎng)絡(luò)的利用。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(huì)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(duì)列。
兩個(gè)接口試圖同時(shí)傳輸信息包到以太電纜上時(shí)，將發(fā)生碰?。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，一般情況發(fā)現(xiàn)沖突每秒有3、5次就應(yīng)該查找沖突的原因了。碰?沖突產(chǎn)生擁塞，碰?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(diǎn)。以太網(wǎng)絡(luò)在物理設(shè)計(jì)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。
如果接口和線路協(xié)議報(bào)告運(yùn)行狀態(tài)，并且節(jié)點(diǎn)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(gè)節(jié)點(diǎn)使用了不兼容的?類型。解決問題的辦法是重新配置使用相同?類型。如果要求使用不同?類型的同一網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)設(shè)備互相通信，可以在路由器接口使用子接口，并為每個(gè)子接口指定不同的封裝類型。
3. 異步通信口故障排除
互連網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)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。主要的問題是，在通過異步鏈路傳輸基于LAN通信量時(shí)，將丟失的信息包的量降止最少。
異步通信口故障一般的外部因素是：撥號(hào)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?yàn)槊看紊尚碌膿芴?hào)時(shí)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(hào)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(gè)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(bào)告中，接口狀態(tài)報(bào)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。show line命令輸出的EIA信號(hào)及網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)：
noCTS noDSR DTR RTS：調(diào)制解調(diào)器未與異步接口連接。
CTS noDSR DTR RTS：調(diào)制解調(diào)器與異步接口連接正常，但未連接遠(yuǎn)程調(diào)制解調(diào)器。
CTS DSR DTR RTS：遠(yuǎn)程調(diào)制解調(diào)器撥號(hào)進(jìn)入并建立連接。
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(bào)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。
結(jié)語
網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障是不可避免的。網(wǎng)絡(luò)建成運(yùn)行后，網(wǎng)絡(luò)故障診斷是網(wǎng)絡(luò)管理的重要技術(shù)工作。搞好網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行管理和故障診斷工作，提高故障診斷水平需要注意以下幾方面的問題：認(rèn)真學(xué)習(xí)有關(guān)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)理論;清楚網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括網(wǎng)絡(luò)拓樸、設(shè)備連接、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置及軟件使用;了解網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行狀況、注意收集網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行時(shí)的各種狀態(tài)和報(bào)告輸出參數(shù);熟悉常用的診斷工具，準(zhǔn)確的描述故障現(xiàn)象。