基于分层法的局域网网络故障分析与排查

孙海虹 张建强 冯旭 李选

摘 要：当今互联网在生活中占有重要地位，而局域网则是保证互联网信息稳定传输的前提，但在使用过程中也存在许多问题。本文利用局域网TCP/IP协议网络各层相互独立的特征，提出在网络故障诊断过程中使用分层法可快速、准确定位故障点，提高故障排查的效率，确保局域网网络稳定、可靠、安全地运行。

关键词：分层法;局域网;网络故障;故障诊断

现代互联网生活中，局域网作为大多数政府机关、企事业单位信息化办公的重要组成部分，具有举足轻重的地位，然而网络随时都可能发生故障，因此必须掌握相应的技术排除故障，确保各类突发事件能够及时、正确、果断的处置。

1 分层法排除网络故障流程

在局域网络故障排查中，可利用分层法快速、准确定位故障点。即接到故障申告后尽可能地向故障申告方收集故障信息，按照网络拓扑结构加以分析，追本溯源，初步定位可能发生故障的范围，在后期故障探测时重点关注。首先测试网络层是否正常，若不正常接下来检测接入层;若测试正常，那么接下来检测应用层和传输层，查看应用软件程序的配置信息，以及网络传输设备是否存在故障[1]。分层法排除局域網网络故障流程如下图所示。

分层法排除局域网网络故障流程图

2 分层法排除局域网网络故障分析

故障排除时按照分层法逐一关注网络层、接入层和传输层有无故障现象。

网络层提供了两个端点之间的数据通信，包括路径选择、拥塞控制、传输确认与中断等。网络层故障诊断的基本方法是：采用tracert命令检验数据包，对照查看路由表，检查路由器接口地址，若下一跳地址或目的地址没有在路由表中出现，则要确定是否已输入静态路由、默认路由或动态路由;否则必须重新添加丢失的路由信息，或者检查动态路由选择是否出现故障，包括RIP或者IGRP路由协议故障[2]。

接入层包括从服务器或工作站到数据接口的线缆，作为介质，包含数据接口、信息插座模块、信息插头模块、集线器或交换机的各条连接的物理接口[1]。该层实现系统和通信媒体节点之间数据的打包和解包、差错检测、校正的透明传输。接入层网络故障包括：物理连接故障、硬件和线路故障、设备接口配置故障。

传输层是对应用层数据添加必要的控制信息，在源节点和目的节点两个进程实体间提供端到端的数据传输[3]。出现故障大多与路由器端口配置错误和访问控制列表不正确有关。在传输层，可利用许多实用程序来协助故障排查。如使用Netstat命令和Tcpdump命令等。

3 分层法排除局域网网络故障实例

3.1 实例1

故障现象：某控制大厅网络化视频双流中PPT出现马赛克，甚至双流掉线，导致网络化视频无法正常运行。

故障分析：按照分层法第一步检查网络层。一是重启设备，查看视频会议系统连接某基层方向的音视频及双流中的PPT是否出现延迟、马赛克、甚至掉线故障;二是通过系统监控软件核查该基层终端网络是否存在问题;三是用比较大的包如6000字节ping出现故障的基层视频会议终端地址，查看是否存在丢包或者丢包率较高的现象。

ping对端ip地址l 6000t

Pinging ip with 6000 bytes of data：

Reply from ip：bytes=6000 time=8ms TTL=61

Request timed out.

……

如上信息所示出现多条Request timed out，表示该条线路存在网络丢包情况，再查看如下所示结果：

Ping statistics for对端ip地址

Packets：Sent=20，Received=12，Lost=8（40%loss）

第二步检查从总部MCU到出现故障的基层终端的网络线路是否存在问题，丢包现象说明从MCU到基层视频终端每一个网络节点都有丢包的可能性，需要排查从MCU到本级交换机、路由器、基层路由器、基层交换机、基层视频终端这些环节[4]。采用tracert命令检验数据包通过路径：

Tracing route to ip over a maximum of 30 hops

1 <1ms 4ms 4ms ip地址1

2 2ms 2ms 2ms ip地址2

……

6 * * * Request timed out.

由上显示经过几个环节到达对端路由器内部，但未到达终端，说明故障在基层内部局域网。

第三步从基层终端ping路由器内部地址，观察ping信息，发现产生振荡性时断时通现象。基本可以判断为网络线路中其中两个或多个交换机间出现环路，形成“广播风暴”，使网络线路通信数据处理速度受限，网络传输信道拥塞，交换机数据处理异常，导致网络出现时断时通现象。

故障处理：检查各级交换机指示灯闪烁状态是否正常，如果指示灯闪烁次数在每秒4次以上，则可判断出现故障。依次检查并去掉交换机级联网线，实时监控交换机端口指示灯状态，如果某端口网线拔掉后，指示灯恢复正常，继续检查，发现该网线的末端有网线形成环路，拆除该网线，网络恢复，网络化视频正常进行。

3.2 实例2

故障现象：指挥大厅综合终端席位收不到基层运行数据。

故障分析：第一步检查网络层。Ping 127.0.0.1，发现工作正常，说明席位终端系统网络适配器和驱动程序工作正常。Ping该本单位服务器及总部服务器，没有丢包现象，说明网络层正常。用Show Interface命令检查所经过的交换机的配置，查看交换机与席位终端连接的接口参数及运行情况，物理层状态运行未发现异常。

在本级服务器终端抓包：

Tcpdumpxs 200 src ip and poor 4001

No suitable device founf

显示未截获从总部服务器传送的端口号为4001的数据包

Tcpdumpxs 200 dst ip and poor 4001

No suitable device founf

显示未截获发送到基层服务器传送的端口号为4001的数据包

第二步检查应用层。主要排查服务器和席位终端运行状态、测试应用程序以及相关应用程序的配置。网络页面可以打开，说明应用平台运行正常，只是没有该基层数据。询问外单位，系统其他基层单位运行正常，相关应用程序没有问题。

第三步检查传输层。检查基层防火墙与本席位有关的配置策略信息。发现协议访问控制中信息化系统总部服务器与终端席位ip地址点对点临时通道服务未开放，从而导致该席位无法收到基层数据包。

故障处理：登录本级防火墙配置页面，进入“协议访问控制”，打开“临时通道”，双向添加总部服务器与基层终端席位ip地址、协议。登录综合终端，运行正常，基层传输数据正常，故障排除。

3.2 实例3

故障现象：本单位一终端申告该终端无法登录单位信息网OA办公系统。

故障分析：第一步检查网络层。首先由网管终端ping该故障终端IP地址，网络层不通。其次在故障终端输入ipconfig/all，显示本机TCP/IP网络配置情况，检查IP地址、子网掩码、网关、DNS服务器地址均正常。再次在该终端Ping本机地址：127.0.0.1，显示正常，说明该终端系统网络适配器和驱动程序工作正常。

第二步检查物理层、数据链路层。首先检查故障终端电源及网卡接口，连接正常。其次检查该终端安全U盾，证书信息正常，在使用期内，可以保障安全上网。再次检查与该终端连接的交换机端口，发现交换机绑定的该终端端口指示灯不亮，检查交换机配置文件，信息正常，没有丢失，说明交换机正常，那么只能說明故障为该网络线路不通。使用测线仪检测故障终端和交换机之间网线质量，发现测线仪指示灯有几个不亮。测试配线架接入端口到交换机的网线状态，线路正常。测试配线架接入端口到终端的网线状态，线路故障，大致可以判断故障原因可能出现在配线架。最后在网络配线架机柜排查，发现机柜有移动的痕迹，检查配线架背后的打线夹，发现有几处网线松脱。

故障处理：在配线架背面用打线刀把故障网线压接入打线夹并剪切好，重新测试网线断通情况，网络恢复正常，故障排除。

4 结语

在故障处理的实例中，彰显了分层法排除局域网网络故障的巨大优势，该方法能够快速缩小故障查找范围，准确定位故障点，思路清晰，大大提高了网络故障诊断的效率，希望对其他网络运维人员有所帮助和参考作用。

参考文献：

[1]朱云鹏，陈卓.基于层次分析法的网络故障诊断技术研究[J].网络安全技术与应用，2007，（07）：3032.

[2]裴祥.网络常见故障诊断及排除[J].技术与市场，2010，（08）：2324.

[3]金霈，李德有.如何根据数据在TCPIP模型中的传递方式排查网络故障[J].职业，2011，（14）：136137.

[4]张建中，周若.省级气象视频会商网络故障分析[J].计算技术与自动化，2014，（01）：104107.

作者简介：孙海虹（1973— ），女，汉族，硕士，工程师，研究方向：网络安全。