网络故障诊断理论与方法

网络故障诊断理论与方法XXXXXXXXX学院信息中心XXX2019/9/3网络故障诊断理论与方法2网络管理压力大评价低要求高终端用户网络中心2019/9/3网络故障诊断理论与方法3理论方法内容索引OSI参考模型网络互联协议网络互联设备典型网络结构参考实例法硬件替换法维护工具物理层的维护数据链路层的维护网络层的维护2019/9/3网络故障诊断理论与方法41理论1.1OSI参考模型1.网络体系结构计算机网络系统是一个十分复杂的系统。将一个复杂系统分解为若干个容易处理的子系统，然后“分而治之”，这种结构化设计方法是工程设计中常见的手段。分层就是系统分解的最好方法之一。在一般分层结构中，n层是n-1层的用户，又是n+1层的服务提供者。n+1层n层n-1层2019/9/3网络故障诊断理论与方法51.1OSI参考模型2.网络体系结构的特点•以功能作为划分层次的基础。•第n层的实体在实现自身定义的功能时，只能使用第n-1层提供的服务。•第n层在向第n+1层提供的服务时，此服务不仅包含第n层本身的功能，还包含由下层服务提供的功能。•仅在相邻层间有接口，且所提供服务的具体实现细节对上一层完全屏蔽。1理论2019/9/3网络故障诊断理论与方法61.1OSI参考模型3.层次结构n+1层n层n-1层n+1层n层n-1层实通信虚通信1理论2019/9/3网络故障诊断理论与方法71.1OSI参考模型4.ISO制定的OSI七层参考模型ISO：InternationalOrganizationforStandardization，国际标准化组织OSI：OpenSystemInterconnection，开放系统互连1理论2019/9/3网络故障诊断理论与方法81.1OSI参考模型5.ISO制定的OSI七层参考模型第一层物理层。负责最后将信息编码成电流脉冲或其它信号用于网上传输。它由计算机和网络介质之间的实际界面组成，可定义电气信号、符号、线的状态和时钟要求、数据编码和数据传输用的连接器。如RS-232规范、10BASE-T的曼彻斯特编码以及RJ-45等。第二层数据链路层。通过物理网络链路提供可靠的数据传输。不同的数据链路层定义了不同的网络和协议特征，其中包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控。第三层网络层。网络层负责在源和终点之间建立连接，通过网络寻径实现多种网络间的互联。1理论2019/9/3网络故障诊断理论与方法91.1OSI参考模型5.ISO制定的OSI七层参考模型第四层传输层。向高层提供可靠的端到端的网络数据流服务。第五层会话层。建立、管理和终止表示层与实体之间的通信会话。第六层表示层。提供多种功能用于应用层数据编码和转化，以确保以一个系统应用层发送的信息可以被另一个系统应用层识别。第七层应用层。是最接近终端用户的OSI层，这就意味着OSI应用层与用户之间是通过应用软件直接相互作用的。1理论2019/9/3网络故障诊断理论与方法101.1OSI参考模型6.数据发送与接收进程1理论2019/9/3网络故障诊断理论与方法111.2网络互联协议1.网络协议的概念•在网络系统中，为了保证数据通信能正确而自动地进行，制定了一整套的规则、标准或约定，这就是网络系统的通信协议，简称为网络协议。网络协议是一套语义和语法规则，用来规定有关功能部件在通信过程中的操作。•网络协议就是网络中（包括互联网）传递、管理信息的一些规范，协议代表着标准化，这是一组规则的集合。•常见的协议有：TCP/IP协议、IPX/SPX协议、NetBIOS协议等。在互联网上被广泛采用的是TCP/IP协议。1理论2019/9/3网络故障诊断理论与方法121.2网络互联协议2.网络层协议•IP（InternetProtocol，互连网协议）网络层最重要的协议是IP，它将多个网络联成一个互连网，可以把高层的数据以多个数据报的形式通过互连网分发出去。•ICMP（InternetControlMessageProtocol，Internet控制信息协议IP提供的是一种不可靠的无连接报文分组传送服务。如遇网络堵塞，及时进行检测和报告服务。1理论2019/9/3网络故障诊断理论与方法131.2网络互联协议2.网络层协议•ARP（AddressResolutionProtocol，地址转换协议）在TCP/IP网络环境下，每个主机都分配了一个32位的IP地址，这种互连网地址是在国际范围标识主机的一种逻辑地址。为了让报文在物理网上传送，必须知道彼此的物理地址。在以太网(Ethernet)环境中，为了正确地向目的站传送报文，必须把目的站的32位IP地址转换成48位以太网目的地址DA。这就需要在网络层有一组服务将IP地址转换为相应物理网络地址，这组协议即是ARP。1理论2019/9/3网络故障诊断理论与方法141.2网络互联协议2.网络层协议•ARP（AddressResolutionProtocol，地址转换协议）在TCP/IP网络环境下，每个主机都分配了一个32位的IP地址，这种互连网地址是在国际范围标识主机的一种逻辑地址。为了让报文在物理网上传送，必须知道彼此的物理地址。在以太网(Ethernet)环境中，为了正确地向目的站传送报文，必须把目的站的32位IP地址转换成48位以太网目的地址DA。ARP协议就是实现IP地址到相应物理网络地址的转换。•IPv6(InternetProtocolVersion6)Internet协议较IPv4而言，地址长度由32位提升到128位，并扩充了功能。1理论2019/9/3网络故障诊断理论与方法151.2网络互联协议3.传输层协议•TCP（TransmissionControlProtocol，传输控制协议）TCP提供的是一种端到端的面向连接的可靠传输。当传送的数据受差错干扰，或网络故障，或网络负荷太重而使网际基本传输系统不能正常工作时，TCP来保证通信的可靠。•UDP（UserDatagramProtocol，用户数据报协议）用户数据报协议是对IP协议组的扩充，它增加了一种机制，发送方使用这种机制可以区分一台计算机上的多个接收者，使得在两个用户进程之间的递送数据报成为可能。1理论2019/9/3网络故障诊断理论与方法161.2网络互联协议4.高层协议•文件传输协议FTP•远程终端访问TELNET•域名服务DNS•简单邮件传送协议SMTP•超文本传输协议HTTP1理论2019/9/3网络故障诊断理论与方法171.2网络互联协议5.IP地址•是分配给连接在Internet上的设备的一个32位二进制长度的地址。IP地址由两个字段组成：网络号码字段（net-id）和主机号码字段（host-id）。•IP地址分成五类。其中A、B、C类地址为单播（unicast）地址；D类地址为组播（multicast）地址；E类地址为保留地址。目前大量使用中的IP地址属于A、B、C三类地址。IP地址采用点分十进制方式记录。每个IP地址被表示为以小数点隔开的4个0～255的十进制整数，每个整数对应一个字节，如124.112.49.7。1理论2019/9/3网络故障诊断理论与方法181.2网络互联协议5.IP地址1理论2019/9/3网络故障诊断理论与方法191.2网络互联协议5.IP地址网络类型地址范围用户可用的IP网络范围A0.0.0.0～127.255.255.2551.0.0.0～126.0.0.0B128.0.0.0～191.255.255.255128.0.0.0～191.254.0.0C192.0.0.0～223.255.255.255192.0.0.0～223.255.254.0D224.0.0.0～239.255.255.255无E240.0.0.0～255.255.255.254无其它地址255.255.255.255255.255.255.255•全0的主机号码表示该IP地址就是网络的地址，用于网络路由；•全1的主机号码表示广播地址，即对该网络上所有的主机进行广播；•所有形如127.X.Y.Z的地址都保留作回路测试。1理论2019/9/3网络故障诊断理论与方法201.2网络互联协议6.子网和掩码•掩码是一个IP地址对应的32位数字，从左往右按顺序设计为1和0。掩码可以把IP地址分为两个部分：子网地址和主机地址。IP地址与掩码中为1的位对应的部分为子网地址，其他的位则是主机地址。当不进行子网划分时，子网掩码即为默认值，此时子网掩码中“1”的长度就是网络号码的长度。即A类地址对应的掩码默认值为255.0.0.0；B类地址的掩码默认值为255.255.0.0；C类地址的掩码的默认值为255.255.255.0。•使用子网掩码把一个可以包括1600多万主机的A类网络或6万多台主机的B类网络分割成许多小的网络，每一个小的网络就称之为子网。如一个B类网络地址202.38.0.0就可以利用掩码255.255.224.0，把该网络分为8个子网：202.38.0.0、202.38.32.0、202.38.64.0、202.38.96.0、202.38.128.0,202.38.160.0、202.38.192.0、202.38.224.0，而每个子网可以包括8000多台主机。1理论2019/9/3网络故障诊断理论与方法211.2网络互联协议6.子网和掩码1理论2019/9/3网络故障诊断理论与方法221.2网络互联协议7.IP地址分配•静态分配：为主机指定固定的IP地址。服务器必须使用静态地址。•动态分配：自动获取IP地址，不固定地址。动态主机配置协议（DHCP）：DynamicHostConfigurationProtocol。•动态地址分配的工作原理：由客户/服务器（Client/Server）Server-DHCP服务器提供IP地址池，为客户端分配：IP地址、子网掩码、网关、DNS服务器等信息。配置好DHCP的客户向服务器提出申请，从服务器自动获取。1理论2019/9/3网络故障诊断理论与方法231.2网络互联协议8.TCP协议的三次握手机制1理论2019/9/3网络故障诊断理论与方法241.3网络互联设备1.集线器与交换机1理论100米工作站工作站集线器工作在物理层，延伸了网络传输的距离100米交换机：工作在OSI模型的第二层——数据链路层，网络结构与集线器相同。交换机本质上是一个快速、多端口的网桥。交换机除具有集线器的功能外，在接收到数据帧后将带有目的地的MAC地址的所有帧以广播的形式广播到所有端口。2019/9/3网络故障诊断理论与方法251.3网络互联设备2.路由器1理论路由器：工作在OSI模型的第三层——网络层，是基于逻辑地址对数据包进行操作。路由器的功能是用来连接两个或多个不同的网络，在默认状态下路由器不会传输广播数据包，因此可以使用路由器进行网络分解。2019/9/3网络故障诊断理论与方法261.3网络互联设备2.路由器1理论主机21主机12交换机2192.168.2.0主机22主机23交换机1192.168.1.0主机13主机11路由器2019/9/3网络故障诊断理论与方法271.4典型网络结构1.总线型1理论2019/9/3网络故障诊断理论与方法281.4典型网络结构2.环型1理论2019/9/3网络故障诊断理论与方法291.4典型网络结构3.星型1理论2019/9/3网络故障诊断理论与方法301.4典型网络结构3.星型1理论2019/9/3网络故障诊断理论与方法312.1做好准备工作•熟悉网络的物理结构和逻辑结构，保存电子文档。文档内容主要包括：设备类型、设备型号、设备所在位置、设备物理地址、设备IP地址以及端口号等。•熟悉网络中所使用的协议以及协议的相关配置，导出电子文档。•熟悉网络操作系统的配置情况，保存电子文档。2原则2019/9/3网络故障诊断理论与方法322.2故障的分类2原则一般网络故障可以分为硬件故障，软件故障；或者分为内网故障，外网故障。其中：•硬件故障是指网络设备或通信媒体的故障；•软件故障是指设置上的问题；•内网故障是指内部局