校園網(wǎng)常見故障及快速排查

江堅

摘要：校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)大、業(yè)務(wù)多、故障問題定位復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)的安全性差、管理難度大，一旦發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障，涉及面廣而且損失嚴(yán)重。校園網(wǎng)絡(luò)故障是不可避免的，關(guān)鍵是如何建立一套系統(tǒng)地處理故障的思路及流程，盡快找出故障點及其原因。該文以河源技師學(xué)院校園網(wǎng)為縮影，基于校園網(wǎng)的應(yīng)用特點，指出當(dāng)前校園網(wǎng)的故障類型，剖析導(dǎo)致故障發(fā)生的原因，研討如何快速地查找和處理網(wǎng)絡(luò)故障。

關(guān)鍵詞： 校園網(wǎng)；故障類型；故障原因；快速查找

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）35-0036-03

第一代校園網(wǎng)起源于 1996 年，以10/100Mbps以太網(wǎng)技術(shù)為分布的PC提供了一個便利的連接通道，滿足PC的大規(guī)模部署給學(xué)校用戶帶來的內(nèi)部聯(lián)網(wǎng)的需求，其典型特征是資源共享。從2000年開始， 1000Mbps以太網(wǎng)技術(shù)使校園網(wǎng)發(fā)展到第二代，帶寬的提高給校園網(wǎng)的建設(shè)帶了新的生機，促進了應(yīng)用的發(fā)展，出現(xiàn)了多媒體教學(xué)、辦公自動化、網(wǎng)絡(luò)圖書館、流媒體下載等應(yīng)用，使網(wǎng)絡(luò)成為現(xiàn)代職業(yè)教育的一個不可或缺的平臺。2006年，校園網(wǎng)進入第三代，稱之為服務(wù)型多任務(wù)校園網(wǎng)，能保證多業(yè)務(wù)安全、穩(wěn)定、高速的運行，適應(yīng)和滿足用戶增添的不同應(yīng)用，使學(xué)校的管理者不再關(guān)注增加一個新應(yīng)用是否需要重建新網(wǎng)絡(luò)。圖1是校園網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)參考原型。

教育的不斷進步，對校園網(wǎng)提出了更高的要求，行政管理、圖書資料管理、資源信息等局域網(wǎng)應(yīng)用加大；通過與廣域網(wǎng)的互聯(lián)，實現(xiàn)校際間的信息共享及與因特網(wǎng)（INTERNET）的連接。通過與寬帶數(shù)字衛(wèi)星相聯(lián)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程教育。此外，校園網(wǎng)還要為學(xué)校的教學(xué)、管理、日常辦公、內(nèi)外交流等各方面提供全面、切實的支持。使校園網(wǎng)規(guī)模的逐漸擴大、系統(tǒng)應(yīng)用的不斷深入，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境越來越復(fù)雜。

校園網(wǎng)的完善帶來了便利，隨之而來的是校園網(wǎng)的故障問題，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在運行中會經(jīng)常不斷出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)不通、網(wǎng)速緩慢、登錄失敗、安全漏洞、電腦病毒等故障，影響了校園網(wǎng)的正常使用，成為阻礙高校校園網(wǎng)進一步深化和發(fā)展的瓶頸。校園網(wǎng)常見故障種類如下表1所示。

2 校園網(wǎng)常見故障的快速排查

校園網(wǎng)覆蓋范圍大、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，其故障率一直居高不下。高校日常教學(xué)和事務(wù)越來越依賴校園網(wǎng)，一旦網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障又不能快速修復(fù)，其損失嚴(yán)重甚至是災(zāi)難性的。如何快速查找故障對網(wǎng)絡(luò)管理員來說是個挑戰(zhàn)，除了對網(wǎng)絡(luò)及其技術(shù)有著深入的理解，還必須結(jié)合一定的實戰(zhàn)經(jīng)驗，掌握一套快捷實用的故障查找及處理方法。

3 流程步驟分述

步驟一：故障判斷、范圍

1）收集故障信息，包括用戶主機的狀態(tài)、路由器的接口狀態(tài)、交換機的端口指示燈、進程命令、服務(wù)器的內(nèi)存剩余值、CPU利用率、日志提示等。初步判斷故障性質(zhì)以及故障表現(xiàn)特征。

2）根據(jù)故障表現(xiàn)，通過最基本的檢查方法和實戰(zhàn)經(jīng)驗，判斷故障所涉及的范圍。若一個或多個子網(wǎng)的用戶訪問服務(wù)器失敗，就涉及全網(wǎng)的各結(jié)構(gòu)層；若同一子網(wǎng)中不同用戶之間共享失敗，屬于單個子網(wǎng)故障；同一子網(wǎng)中只有一個用戶訪問服務(wù)器失敗，那是單用戶問題。從而判斷該故障只涉及單用戶？某個子網(wǎng)？還是全網(wǎng)？

步驟二：查找故障點

1）全網(wǎng)故障的查找步驟：

（1）檢查相關(guān)應(yīng)用服務(wù)器的工作狀態(tài)（是否被攻擊或感染病毒、服務(wù)軟件系統(tǒng)是否正常）、網(wǎng)絡(luò)連接、服務(wù)設(shè)置等；

（2）檢查路由設(shè)備（三層交換機或路由器），包括端口IP地址、VLAN匹配、路由表等；

（3）檢查匯聚層交換機是否存在軟硬件故障；

（4）檢查主干傳輸鏈路（匯聚層到核心層、匯聚層到接入層）有否物理故障。若在故障查找過程中優(yōu)先使用網(wǎng)絡(luò)測試儀器和測試軟件，可大幅提高排查速度。

2）子網(wǎng)故障的查找步驟：

（1）檢查該子網(wǎng)所在的接入層交換機是否有軟硬件故障，例如端口接觸不良、配置文件丟失或被修改、VLAN設(shè)置出錯等；

（2）檢查相關(guān)用戶的節(jié)點傳輸鏈路有否物理故障；

（3）檢查故障用戶的IP參數(shù)設(shè)置，例如工作組名、網(wǎng)段號等；

（4）檢查本子網(wǎng)共享資源的設(shè)置狀況，例如權(quán)限或軟件防火墻的設(shè)置。

3）單用戶故障的查找步驟：

（1）檢查用戶主機是否有硬件故障；

（2）檢查操作系統(tǒng)是否有感染病毒或死機現(xiàn)象；

（3）確認(rèn)主機系統(tǒng)正常之后檢查網(wǎng)卡的連接，包括網(wǎng)卡狀態(tài)及其IP參數(shù)設(shè)置、雙絞線和接入層交換機端口；

（4）檢查客戶端應(yīng)用程序是否有問題。

步驟三：確認(rèn)故障點并找出故障原因

在排查的過程中不要單憑一次的檢測或分析就急于下結(jié)論，應(yīng)該通過分步排查，不斷地縮小搜索范圍，經(jīng)過反復(fù)測試和檢驗才確認(rèn)，最終能夠圈定故障點。對于一些由多個故障構(gòu)成的綜合型故障，必須邊排查邊處理，直到完全解決問題為止。此外，確認(rèn)故障點后還要找出故障原因。例如最終排查結(jié)論是用戶計算機網(wǎng)卡故障，那么到底是網(wǎng)卡本身硬件質(zhì)量問題？擴展槽接觸不良？還是無故丟失了相關(guān)的IP參數(shù)？又例如代理服務(wù)器故障，到底是主機的硬件故障還是服務(wù)軟件出錯？

步驟四：實施故障處理

故障查找完成之后，制定合理的故障排除方案。依照快速處理的原則，什么措施最快完成故障處理就用什么措施。例如網(wǎng)絡(luò)廣播風(fēng)暴或計算機病毒初現(xiàn)時，首先就應(yīng)該切斷相關(guān)的病患子網(wǎng)干路，防止故障進一步蔓延，而不是急于查找故障病源；處理交換機的端口問題應(yīng)馬上轉(zhuǎn)接備用端口，而不是更換交換機；已查實某段線纜時通時斷，應(yīng)首先考慮重接水晶頭，而并非沿線普查或更換線纜等。總之，什么措施最快完成故障處理就用什么措施。

4 故障查找案例

我校園網(wǎng)所屬的教學(xué)管理區(qū)的拓?fù)浜唸D如下圖3-1。當(dāng)前的故障現(xiàn)象有兩個：一是A、B子網(wǎng)的用戶與日志服務(wù)器之間的FTP通信都很慢，大約只有0.6Mbps；二是將日志服務(wù)器的數(shù)據(jù)集中到B子網(wǎng)的備份服務(wù)器時，F(xiàn)TP 傳輸速度也很慢，大約只有0.8Mbps，嚴(yán)重影響了工作效率。

按上述故障查找流程，具體排查的步驟如下：

第一步：根據(jù)在現(xiàn)場收集到的有關(guān)信息，該故障性質(zhì)可描述為網(wǎng)絡(luò)訪問緩慢故障。通過基本測試，發(fā)現(xiàn)B子網(wǎng)的用戶與備份服務(wù)器之間的FTP 傳輸速度約為10Mbps，屬于正常范圍；另發(fā)現(xiàn)A子網(wǎng)的客戶機因教學(xué)需要而數(shù)據(jù)量不斷在增長。以當(dāng)前故障的屬性和測試結(jié)果進行分析及判斷，故障范圍涉及兩個子網(wǎng)，即上述流程的全網(wǎng)區(qū)域。

第二步：①檢查備份服務(wù)器和日志服務(wù)器。鑒于B網(wǎng)段用戶訪問備份服務(wù)器的速度正常，可判斷備份服務(wù)器無問題。在非網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)下，利用操作系統(tǒng)自帶的性能監(jiān)視器測試日志服務(wù)器的各項靜態(tài)指標(biāo)，再檢查系統(tǒng)應(yīng)用程序和職能服務(wù)項目，結(jié)論是一切正常。由此可排除服務(wù)器的影響。②檢查路由器。在A、B子網(wǎng)的兩個路由器之間直接采用tracert命令測試網(wǎng)關(guān)的響應(yīng)，探測報文返回時長僅為9ms，表明路由狀態(tài)正常。③檢查匯聚層交換機。由于B子網(wǎng)內(nèi)用戶與備份服務(wù)器的通信正常，可判斷B子網(wǎng)的匯聚層交換機無故障，只須檢查A子網(wǎng)的匯聚層交換機。采用OptiView網(wǎng)絡(luò)綜合協(xié)議分析儀直接測試交換機的傳輸性能，發(fā)現(xiàn)交換機輸出大量的廣播包和多播包，應(yīng)該是這個故障點了，因為日志服務(wù)器需要花費大量資源來處理如此多的廣播和多播包，其傳輸速度必然減慢。

第三步：確認(rèn)故障點并找出故障原因。為了證實判斷，斷開A子網(wǎng)的匯聚層交換機后，在B子網(wǎng)的客戶端訪問A子網(wǎng)的日志服務(wù)器，測得FTP 傳輸速度約為8.5Mbps，增加了10多倍，果然是網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的影響，即A子網(wǎng)中廣播包太多了。經(jīng)了解，由于教學(xué)上的共享需求，每個用戶在交互操作中必需發(fā)送大量的廣播包和多播包，這是難以避免的客觀應(yīng)用事實，不能因此而停止A子網(wǎng)的工作，只能在網(wǎng)絡(luò)配置上作適當(dāng)?shù)恼{(diào)試。

第四步：實施故障處理。將日志服務(wù)器移到B子網(wǎng)，用路由器隔離A子網(wǎng)的用戶群，使它與日志服務(wù)器不在同一廣播域，日志服務(wù)器就不必面對大量的廣播包和多播包，減少了服務(wù)資源的浪費，故障就較少出現(xiàn)了。

日志服務(wù)器移位之后重新測試兩個子網(wǎng)的傳輸性能，B子網(wǎng)完全正常，用戶與服務(wù)器之間、服務(wù)器與服務(wù)器之間均為10Mbps左右；但A子網(wǎng)訪問日志服務(wù)器的速度雖比原來快，卻只有1.3Mbps左右，達(dá)不到應(yīng)有的標(biāo)準(zhǔn)，測試結(jié)果說明A子網(wǎng)還有未知故障。

第五步：依照故障查找流程，A子網(wǎng)還差主干傳輸鏈路尚未檢測。斷開路由器A到匯聚層交換機之間的線纜端口，采用線纜測試儀檢查該干路線纜（多模光纖）的傳輸性能，發(fā)現(xiàn)傳輸衰減系數(shù)比較大，初步分析可能傳輸介質(zhì)發(fā)生故障。檢查該線路經(jīng)過的路線，發(fā)現(xiàn)在五樓暗角轉(zhuǎn)彎處，線纜彎曲度太大，致使多模光纖已斷裂了幾芯。修復(fù)之后再重新測試整段鏈路的傳輸特性，各項指標(biāo)均達(dá)到要求。再測試A子網(wǎng)訪問日志服務(wù)器的速度，約為6Mbps，已滿足訪問需要。

至此，上述故障全部排除。

5 總結(jié)

如何快速診斷及處理校園網(wǎng)故障，一直困擾著不少網(wǎng)絡(luò)管理員，因為校園網(wǎng)規(guī)模大、信息點多、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜和可管理性差，而且故障排查難度大，有時一種故障表現(xiàn)會由多種故障原因引起，加之人手少和缺乏排障經(jīng)驗。

傳統(tǒng)的故障查找基本上依賴實戰(zhàn)經(jīng)驗，而實戰(zhàn)經(jīng)驗需要長時間的歷練和積累，因此傳統(tǒng)的排障方法顯然跟不上飛速發(fā)展的校園網(wǎng)。本文提出的流程型快速查找校園網(wǎng)故障的方法，是基于故障的屬性判斷它發(fā)生在哪個范圍并分列不同的流程，然后再按照一定的經(jīng)驗和規(guī)律，例如先硬件后軟件、從核心層到接入層、或從網(wǎng)絡(luò)層到物理層，結(jié)合一些常用的網(wǎng)絡(luò)測試工具，分步及循環(huán)地反復(fù)排查，可以快捷地查找出校園網(wǎng)常見的故障。

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