应对网络故障的窍门

文/黄国林

应对网络故障的窍门

文/黄国林

随着校园网的不断建设与高校扩招，网络用户急剧上升，网络故障也层出不穷，分析一些常见的网络故障以及掌握网络故障的处理能力，这是每一个合格的校园网络管理员所必备的技能。

校园网普遍的定义是指利用网络设备、适宜的组网技术与协议、通信介质以及各类系统软件和应用管理软件，将校园内各种终端设备和计算机有机地集成在一起，并用于教学、科研、学校管理等方面工作的计算机局域网络系统。随着校园网的不断建设与高校扩招，网络用户的急剧上升，网络故障也层出不穷，分析一些常见的网络故障以及掌握网络故障的处理能力，成为每一个合格的校园网络管理员所必备的技能。

常见的网络故障

校园网是一个庞大的局域网，通常由多个子网构成，可分成核心层、汇聚层和接入层，涉及大量的路由器、交换机、防火墙等网络设备，校园网内通信频繁、数据量大、运行时间长，只要一个设备或者线路出现故障就会引起网络的不稳定或者中断。

物理故障

物理故障大概可以分成线路故障和设备路障两种，其现象表现为网络中断、时断时续等。

1. 线路故障

通常情况下，网络线路的传输介质有双绞线、同轴电缆以及光纤等三种。校园网中用得最多的还是双绞线。校园网中常见的双绞线是超五类线，一般遵循超五类线标准TIA/EIA568-A和TIA/EIA568-B。只要两端水晶头相对应，即T568A对T568A或T568B对T568B，也就是直通线，就能实现PC(个人计算机)与路由器、交换机的连接，如果要实现PC与PC的连接或者路由器与路由器的连接，就要将水晶头做成一端是T568A，另一端是T568B的交叉线。校园网络中综合布线通常是将超五类模块做到墙上，通过明线或者暗线连到网络机房的配线架上，再用跳线跳到交换机上，因此只需要一根直通线就能实现PC与交换机的连接，若用交叉线就会发生故障。虽然当前很多厂家生产的设备都能兼容直通线与交叉线的连通，但按标准设置连线总能避免很多不必要的麻烦。

2. 设备故障

（1）交换机故障

交换机在校园网中处于十分重要的位置。校园网中一般采用交换式以太网模式，交换机承担数据交互的功能。具体来说，交换机是一种基于MAC地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机可以“学习”MAC地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。交换机的以太网口、光模块端口以及电源故障都有可能导致网络中断。

（2）光纤收发器故障

光纤收发器是一种将短距离的双绞线电信号和长距离的光信号进行互换的以太网传输媒体转换单元，在很多地方被称为光电转换器，多见于建设年代较早的校园网，现在多以千兆模块交换机替代。结合华南理工大学自身的情况，由于学校处于雷区，在雷雨季节，没有防雷措施的楼宇的光纤收发器极易遭受雷击，造成其损坏或电源损坏。

（3）其他设备故障

路由器、防火墙、网卡等设备也会出现故障，但是相对较少，毕竟这些设备在成产时就能全天工作，但有时设备老化也会导致设备故障。

逻辑故障

逻辑故障是指设备的配置等软件引起的故障，具有复杂性大、隐蔽性高等特点，大致分成网卡驱动故障、协议配置错误、IP冲突等。

3. 网卡驱动故障与协议错误

由于PC机与网络连接需要网卡。网卡通常集成于PC机的主板上，预留一个接口供网络连接使用。通常，要实现计算机之间的通信，除了网线和交换机路由器等必要的网络，还需要一个网卡驱动程序用于PC机的操作系统与网络硬件设备的交互。正确地安装网卡驱动程序也是非常必要的一个环节，因为网卡驱动版本不正确或与操作系统的不兼容也会导致网络故障的发生。PC机与服务器之间的协议配置不一致或者配置错误同样会导致网络异常，另外，多台PC机之间要实现通信必须双方协议一致，常用的网络协议是TCP/IP协议，通常按TCP/IP协议配置即可。

2. IP冲突

在校园网中，IP分配方式一般分成静态IP和动态IP。其中，静态IP在一般情况下用于用户人数较为固定而且相对集中的区域，需要按用户和网络规模进行规划，通常都会与PC机的MAC绑定相结合，从而达到网络管理的效果，但静态IP的明显缺陷在于如果用户量不断上涨，原规划的IP分配方案将要不断修改，在一定程度上制约网络的可扩展性，同时，固定IP还较容易遭受网络攻击。动态IP通常使用DHCP（动态主机配置协议），主要的工作原理是当DHCP客户端第一次成功地从服务器获取到IP地址后并非永久性使用，一旦租约到期，客户端就得释放（Release）该IP地址，以供其他工作站使用。前者须再次从DHCP服务器中获取IP才能再次使用，当然，客户端可以比其他主机更优先地更新（renew）租约或是租用其他的IP地址。动态分配显然比静态更加灵活，而且能适应不断扩大的网络规模。但是，动态IP也有其弊端，由于DHCP服务器在默认情况下是按MAC地址来分配IP地址的，客户端获得IP后，在地址池充裕的情况下，通常该IP会一直保留，如果某个用户将DHCP地址池中某个IP设成静态，将有可能与其他客户端造成冲突，这是因为一般DHCP服务器只会根据地址池和租约来分配IP，而不会判断某个IP是静态设置的还是动态获取的。越是在IP地址不充裕的子网中，发生IP冲突的可能性就会越高。

病毒感染

计算机病毒（Computer Virus）是指编制或者在计算机程序中插入的破坏计算机功能或者破坏数据，影响计算机使用并且能够自我复制的一组计算机指令或者程序代码。它具有破坏性、复制性和传染性等特点。计算机病毒不但可能造成文件丢失、文件损坏、系统破坏，而且有可能造成网络拥塞等情况。如果无法确定操作系统是否有故障，也就是说没有太明显的操作系统的错误提示时，可以考虑病毒是否堵塞网络。

分析与解决故障

我们通过认识与学习网络故障的常见种类，针对故障现象总结出常见网络故障的解决办法。物理故障

1. 线路故障

常见的线路故障有网线故障和光纤故障。网线故障可能是由于网线发生中断或者两端接头线序出现问题而引起的。我们可以利用测线仪来测试线路是否连通以及网线两端的线序对应的正确与否，比如直通线一一对应才是正确的。在实际过程中，根据测线仪两端8个指示灯亮灭情况作出进一步分析。至于光纤故障，一般会发生在熔接的接头上，检测的方法是：让一端发送光源，再用光功率计测试接收端是否接收到光，反之亦然。

2. 设备故障

设备故障中交换机的故障比较常见，通常根据交换机的状态灯就可以初步判断故障原因：一般情况下，状态灯是绿色表示正常工作，琥珀色表示上电或已连接但工作不正常，关闭状态表示未加电或未安装。在无测试仪器的情况下，可以通过对比来判断以太口的工作状态，可将同一台交换机上其他工作状态正常的网线接到待测试的端口中，若该状态灯是关闭状态，而又没有配置禁用端口命令，可初步认定该端口发生故障；若状态灯呈绿色，就可以对原连接网线端、网线、该网线连接的设备逐步进行排查，找出故障。光纤收发器在校园网中的使用也比较普遍，但由于其自身缺陷，或遭受雷击，或设备过热，都会导致光纤收发器工作不正常，通常可以根据几个状态灯来判断故障，分别是：FX-LINK、光纤连接指示FX-ACT、光纤工作指示SD、全双工/半双工TX-LINK、网线连接指示TX-ACT、网线工作指示POWER、电源指示灯。光纤收发器处理流程如图1所示。

SD全双工/半双工灯与设备有关而与收发器自身无关，和交换机相连的一般都是半双工的。

3. 其他设备故障

路由器与防火墙的故障分析与交换机的相类似，就不多赘述。网卡一般发生故障只能尝试拔插测试，若依然无法解决只能更换。

逻辑故障

图 2 常用的故障处理流程

表 排查网络故障常用的网络命令

1. 网络协议配置错误

针对校园网，一般用户使用的Windows操作系统都会自带TCP/IP的组件，客户端配置TCP/IP协议就是要设置IP地址、子网掩码（NetMask）、默认网关、DNS等，使用DHCP进行动态获取IP的用户只需在本地连接属性中选择自动获取即可。以上网络协议中任何一个信息的不正确都会影响网络的正常连接。

2. IP冲突

造成IP冲突的一般是采用静态IP地址分配的校园网，原因大致如下：用户无意中修改IP或恶意盗用他人IP地址等，但如今多数校园网采用静态IP地址分配的同时，也捆绑MAC地址，同时使用认证客户端等措施使盗用IP的现象不断减少。虽说动态IP能解决IP设置问题，但由于DHCP服务器功能不够完善，子网中某个用户的问题造成网络故障就难以快速检测到。

3. 网络环路

网络环路分为第二层环路和第三层环路，所有环路的形成都是由于目的路径不明确导致混乱而造成的，例如在第二层，一个广播信息经过两个交换机时会不断恶性循环地产生广播，造成环路，而第三层环路是原路由意外不能工作而造成路由通告错误，形成一个恶性循环。

图2是常用的故障处理流程。排查网络故障常用的网络命令可以见表。

校园网络因其规模庞大、用户众多、形式多样，发生故障在所难免，我们可以通过网络原理、网络运行的知识以及实际经验不断地解决故障；借助工具，提高解决故障的效率；不断完善管理模式，健全技术文档，使校园网朝着快速、安全、完善的方向发展。

（作者单位为华南理工大学信息网络工程研究中心）

[1] 余芸珍，万利平，唐政军，聂素华. 浅谈校园网络故障的诊断与处理。[J]电脑知识与技术：学术交流，2007，7：255-256.

[2] Andrew S.Tanenbaum.计算机网络[M]潘爱民，译.北京：清华大学出版社，2004.

[3] Cisco Systems公司.思科网络技术学院教程[M].北京:人民邮电出版社，2004.