淺談網絡故障診斷與定位

■ 何春江

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1 網絡故障分類

通常我們把網絡故障按其性質、對象或出現的區域等進行網絡故障分類。

1.1 按網絡故障的性質來分

按網絡故障的性質來分，網絡故障可分為物理故障與邏輯故障。物理故障也就是指設備或線路損壞、插頭松動、線路受到嚴重的直接電磁干擾等情況，或者是人為的疏忽導致網絡連接錯誤等硬件故障現象。時斷時續或網絡完全斷開都是此類故障所引起的故障表現。邏輯故障也就是軟件安裝或配置錯誤引起的網絡異常或故障，通常此類故障相對硬件故障來說要復雜很多。網卡驅動問題、網絡協議問題、IP地址沖突問題都是軟件故障的主要問題，而無法瀏覽網頁、時斷時續、網速緩慢等也就是軟件故障的主要表現。

1.2 按網絡故障的不同對象來分

按網絡故障的不同對象來分。網絡故障可分為線路故障、路由器故障、主機故障。線路不通、路由器配置錯誤都是線路故障的主要表現。而路由器通常也會影響到線路故障，所以有一些線路故障也可以被歸結為路由器故障。路由器硬件故障(CPU中央處理器溫度過高或者內存容量太小)、配置錯誤等都是路由器故障的常見表現。主機的配置不當常常會引起主機故障的出現，如主機配置的IP地址與其他主機沖突，或lP地址不在子網范圍內等都是主機故障的常見表現。另一故障就是安全故障，主要表現為如在啟動了多余的服務情況下攻擊者通過這些多余進程的正常服務或bug對該主機進行攻擊。

2 故障診斷方法（十字交叉法）

網絡故障原因千變萬化，卻萬變不離其宗，基本上就是硬件問題和軟件問題，或者更準確地說就是配置文件選項問題、網絡連接性問題以及網絡協議問題，但是具體問題的定位是難點，下面我們將講述如何使用十字交叉法定位網絡故障問題。

十字交叉法即從鏈路和協議兩個方面去定位網絡故障點，先從鏈路層大體定位問題所在，再從協議方面分析具體故障點，即鏈路軸和協議軸的交叉點就是網絡故障所在。

2.1 鏈路軸故障診斷

鏈路軸的故障診斷是要大體上定位故障所在位置，即排除互聯網鏈路導致的網絡故障，大體定位故障所在區域。下面以舉例的方式進行說明：

有一公司，總部在D處，有A、B和C三個分公司，某一天B在訪問公司D時出現緩慢現象，我們在處理此問題時按照鏈路軸的診斷思想就是先考察A和C訪問D時是否存在緩慢問題，如A和D沒有出現訪問緩慢情況，則可排除D處的網絡服務問題，問題很大原因可能是B自身的原因導致。如下圖所示。

2.2 協議軸故障診斷

在確定了故障的大致位置后，需要對故障進行具體定位，此時故障定位應分為物理層故障診斷、流量與協議分析診斷和網絡設備搜尋與定位診斷三個部分。物理層故障診斷即確定物理層中物理設備相互連接失敗或者硬件及線路本身的問題；流量與協議分析診斷是確定數據鏈路層的網絡設備的接口配置問題，網絡層網絡協議配置或操作錯誤，傳輸層的設備性能或通信擁塞問題，上三層或網絡應用程序錯誤；網絡設備搜尋與定位則是根據流量和協議分析結果確定具體故障點。下面以舉例的方式進行說明：

某天上班時間，某公司網管接到投訴說上網和發郵件很慢，并且時斷時續。經查證內網間訪問一切正常，但在訪問外網時連接不穩定甚至中斷，并且此故障存在于全網范圍內。

此次故障只是針對訪問外網，而在內網一切正常。那么首先要排除是否為路由器故障。查看路由器工作的指示燈一切正常，登陸路由器查看WAN口流量也不大，不存在與外網連接鏈路帶寬被占用情況，更換路由器與交換機的連接線后故障依然存在，將路由器重啟，故障依舊，排除路由器的原因，同時確定不存在物理層故障診斷。

采用ES網絡通，在交換機上隨便找個接口連接到了網絡中，發現本地帶寬和廣播占用情況正常。

通過查看本地帶寬和帶寬占用情況得知網絡中沒有出現廣播風暴，從查看的結果來看，各種數據包的占用情況屬于正常。接下來查看各協議的分布情況。

通過協議分布結果中看到ARP包的百分比占用率84.5%，這對于一個正常的網絡來說顯得有些過高，在詳細查看中發現設備QINHAON的發包量是其他設備的幾千倍，由此可以大致判斷設備QINHAON存在問題，很有可能是中了ARP病毒！

下面將通過協議分析工具，進行捕獲數據包并進行解包分析以驗證判斷。

通過捕獲數據包發現ARP包均是從網關發來的應答包，對捕獲的數據包進行解包后，記錄數據包的IP地址和MAC地址，然后利用ES-LAN查找此IP地址對應的主機，發現IP地址和MAC并不是數據包解包后的IP地址，因此判斷出故障的原因是因為有臺設備中了ARP病毒，在全網中發送ARP欺騙數據包，從而導致其他的設備無法找到網關路由器，也就無法訪問外網。此時已通過流量與協議分析診斷確定出了故障原因。

最后使用ES-LAN便攜式分析儀，定位故障設備的位置。定位到該中毒設備的交換機位置后，只需要斷開此設備進行病毒查殺即可，此時就完成了網絡設備搜尋與定位診斷。

3 結束語

網絡發生故障是不可避免的。網絡建成運行后，網絡故障診斷非常重要。本文闡述了在網絡發生故障時，如何根據十字交叉法，從宏觀鏈路到微觀協議逐步確定故障點，最終排除故障。需要注意的是，如果想順利地實施十字交叉法，那么建立規范的運行有序的網絡系統是前提。如果網絡管理不規范，拓撲混亂，將會給十字交叉法的實施帶來很大的阻力，從而影響網絡故障定位的效率。