网络故障诊断工具介绍

数据通信与控制网络

结课论文

论文题目：网络故障诊断工具介绍

目录

1 前言 (2)

2 硬件工具 (3)

2.1线缆测试仪 (3)

2.1.1 线缆测试仪主要功能 (3)

2.1.2 线缆测试仪的分类 (3)

2.2 数字电压表 (4)

2.3 网络测试仪 (4)

2.3.1 网络测试仪主要功能 (4)

2.4 时间域反射计(TDR)/光学时间域反射计 (5)

2.4.1时间域反射计(TDR) (5)

2.4.2 光学时间域反射计 (5)

2.5 协议分析仪 (5)

2.6 其他硬件工具 (5)

3 软件工具 (7)

3.1 网络管理软件 (7)

3.1.1 网络监视器 (7)

3.1.2. 协议分析器 (7)

3.2 系统内置网络测试工具 (7)

3.2.1 ipconfig命令 (7)

3.2.2 ping命令 (8)

3.2.3 tracert 命令 (8)

4 结束语 (10)

网络故障诊断工具介绍

1 前言

随着计算机网络的发展,网络的重要性和关键性也越来越突出,计算机网络的频繁使用不可避免会发生一些网络故障,网络的维护和故障诊断变得越来越重要。而这些故障的诊断和排除是一项实践性和技巧性很强的工作,如果适当利用一些工具,往往能达到事半功倍的效果。网络测试工具为防止网络故障的发生及查找故障点提供了有效手段,下面本文对常用的测试工具给予介绍。

表1-1 故障类型及诊断工具

2 硬件工具

2.1线缆测试仪

线缆测试仪是针对OSI模型的第一层设计的。这是一种便携、高精度、快速故障定位和排错的线缆测试专用仪器, 也是最常用的故障诊断工具。与电缆相关的网络问题约为40% 至90%。线缆测试仪几乎可以解决大部分网络中存在的电缆问题。线缆测试仪只能测试电缆，不能测试

网络的其他部分。

线缆测试仪有采用模拟技术和数字技术的两类。一般来说采用数字技术的产品要先进一些。高档产品可实现对线缆电气特性的全面认证，低档产品只能完成线缆通断的验证。

2.1.1 线缆测试仪主要功能

⑴对多种类型的电缆提供不同的测试标准并提供足够的精度(如: TSB - 67、ISO 等)；

⑵完成对线缆电气特性的认证(电气特性含: 接线图、长度、衰减、ACR、PowerSum 等)；

⑶能快速、准确地测量并提供余量(是否符合现在的使用要求,是否对今后的网络扩容提供

余量)；

⑷快速、准确、直观地指示故障点；

⑸方便地存储全部测试结果,以便生成测试报告。

基本的网络线缆测试仪通常配有RJ-45和RJ-11连接器,有些电缆测试仪还配有一个远程节点, 这样可以对电缆进行端到端的检查。例如在较大规模的办公环境中,可以将电缆测试仪接用户桌面的网线一端,将远程节点连接到配线架网线的另一端来测试结构化电缆连接中的故障。

2.1.2 线缆测试仪的分类

⑴测试导通，错位，短路，断路，市场上的代表产品如LX-9809L线材测试仪

图1-1 LX-9809L线材测试仪

⑵多了一个单边测试/绝缘/高压等功能；这种检测仪做耳机线用的比较多了，市场上的代表产品如LX-8986N/LX-8986HV系列线材测试仪。

图1-2 LX-8986N/LX-8986HV系列线材测试仪

⑶用于探测并随即冲断电子线缆在插头成型时出现的短路故障设备，市上的代表产品如LX-1096B

图1-3 LX-1096B系列线缆测试仪

2.2 数字电压表

数字电压表(电压欧姆表)是多用途的电子测量工具。它被认为是任何一个计算机或电子专

业人员的标准设备，它所能揭示的信息远远超出电阻两端的电压。使用电压表可以确定：

⑴电缆是否连接(是否有断路)；

⑵电缆是否可以运载网络通信量；

⑶同一电缆的两个部分是否暴露和接触(因而造成短路)；

⑷电缆的暴露部分是否触及了另一个导体，如金属表面。

网络管理员要检查网络设备的电源。大多数电子设备使用120V的交流电工作，但并不是

所有的电源输出都满足这个要求。在较早的安装中，尤其是在大型的工业环境中，系统负荷会导致电压的降低，有时电压会降为102V。长时间在低电压下工作可能会导致电子设备出现问题。低电压通常会导致间断性的错误。可能出现的另一个极端是，过高的电压导致设备立即遭到破坏。在新建筑物中，不正确的电路走线有可能造成实际的电压输出高达220V。

因此，在新的地点或新的建筑物中，必须在连接任何电子设备之前对输出电压进行检查，以确保它们在可以接受的范围内。

2.3 网络测试仪

网络测试仪是针对OSI七层模型下三层设计的。但目前一部分网络测试仪已经突破了下三层的限制，具有协议分析仪的功能部分。网络测试仪体积小，便于携带，可以很方便地在网络任

意一点接入网络，操作人员只需简单培训就可掌握，并利用它有效解决网络问题，快速查找错误。

2.3.1 网络测试仪主要功能

⑴对网络自动监测,运行健康维护的功能；

⑵自动定位网络故障源,找出故障帧站点,显示其网络信息；

⑶记录网络运行与故障情况,分析网络基线和报警区；

⑷识别发送的异常协议,以及消耗网络主要带宽的站点；

⑸测试IP、IPX 数据报的流量,测试与流量相关的网络故障、网络瓶颈；

⑹提供现场端到端线缆的测试,网络硬件(HUB等)的测试；

⑺兼容NeWt are、TCP / IP、NetBios协议的网络测试；

⑻使用统计功能,观察远程网段,并能分析路由器、交换机远端的网段；

⑼对共享网络和交换网络、对广域网及信道的测试( TI /E l、ATM、X. 25、xDSL等)。

网络测试仪通过检查所有通过仪器的信息，发现相关的线索，而提供非常有帮助的故障诊

断信息。大部分情况下，当发现数据有问题时仪器会随之提供数据源的地址或符号名，使得对

故障的分析很容易。此外，这种仪器还有一些主动测试的功能，例如响应时间的测试等。这种

仪器既可以用于被动的工作方式(出了问题去查找)，也可以用于主动的工作方式(网络动态监测)。而且，各种水平的技术人员都可以用其进行网络的维护和故障诊断，以最快的速度使网络恢复

正常。

2.4 时间域反射计(TDR)/光学时间域反射计

2.4.1时间域反射计(TDR)

时间域反射计(TDR)在安装网络时使用得比较频繁，在对现有网络进行检查和维护时它也是非常有帮助的。时间域反射计用于查找和识别所有类型的电缆故障,包括电缆的开路、短路、开裂、接地故障等。时间域反射计的工作方式是通过电缆发送一个声纳的脉冲，然后监听反射回来的信号。常见的电缆故障如开路或短路都会产生一个反射信号或回声, 时间域反射计能够大致估算出电缆上的故障位置。当信号到达电缆的终点时, 它就以低振幅反射回来。时间域反射计能够检查电缆的长度。

使用TDR需要经过专门的训练，并且，并不是每个维护部门都有这种设备。但是，网络管理员应该知道TDR的功能，在网络出现介质问题时，可以用它来发现缺陷。

2.4.2 光学时间域反射计

光学时间域反射是用于光纤电缆的时间域反射计，它的功能与标准时间域反射计类似。不同之处在于它反射的是光脉冲而不是电脉冲。光学时间域反射计能够用于测定光纤电缆的长度并且能够查找光缆中的断裂和其他故障。

2.5 协议分析仪

协议分析仪是针对OSI七层模型2~ 7层设计的。该仪器可帮助了解当前网络的运行情况。通过对一些特殊参数的测量提供网络性能的趋势信息。该仪器允许用户在指定的时间段内以数据包为单位查看指定协议的数据，对这些数据包的原始数据位和字节解码，并能依据其对该包协议的理解提供综合信息。协议分析仪有硬件和软件相结合的专门产品，也有纯软件产品。

协议分析仪所具有的对数据包捕捉和解码能力使得它在解决复杂、罕见的问题时非常有效，故特别适用于其他便携式测试工具无效的场合，如应用软件的错误查找。

协议分析仪主要功能如下

⑴分析从硬件分析仪中捕捉的数据包，具有完整的七层包捕捉、过滤和解码能力。

⑵实时监测网络利用率和误码率、帧大小分布、协议分布、最多发送者/接收者、对话矩阵、VLAN 流量分析、应用程序响应时间分析等。

⑶智能专家故障分析、诊断功能在监测实时流量时自动发现错误、快速指出问题所在并给出修改建议。

⑷支持本地和远程网络分析。

⑸支持特殊的协议: Extreme EDP、ESRP以及C isco CDP和VTP等。

⑹停止并保存捕捉会话、发送一个SNMP陷阱、发送Ema il或寻呼通知等。

⑺在日志文件中保存告警消息、启动一个应用程序和过滤等。

⑻协议分析仪上的功能延展就是加入网管功能、自动网络信息搜集功能等。

协议分析仪是一种复杂的测试工具。它要求操作人员具有较高的技术水平，否则无法有效使用。它能检测很多复杂的网络故障，如：服务器响应慢、TCP / IP帧校验系列错误、TCP / IP 快速复传、TCP / IP 窗口冻结、TCP / IP确认超时和TCP / IP SYN 攻击非法源MAC地址、广播/

多播风暴和物理层错误等。面对网络问题，用户必须清楚自己需要仪器提供哪种类型信息，并知道如何利用这些信息解决问题。另外，由于不同厂商协议分析仪所能提供数据层次的差别导致帮助解决网络问题的能力也有差别。

2.6 其他硬件工具

(1) 交叉电缆：绕过网络，直接对计算机的通行能力进行隔离和测试。

(2) 硬件回送设备：这是一个串口连接器，利用它，您不必将一台计算机的串口连接到另一台计算机或外设，就可以对计算机的通信能力进行测试。在利用回送的情况下，数据被传送到一条线路，然后再作为接收数据被返回。如果传送的数据没有返回，那么硬件回送就检测出

硬件中存在问题。

(3) 音调发生器和音调定位器：音调发生器是所有领域中技术人员使用的标准设备，它用来将直流的或者连续的音调信号施加到电缆导体上。音调发生器被加到有疑问的电缆一端，一个匹配的音调定位器放置在电缆的另一端来测试电缆是否正常。

这些工具可以用来测试导线的连续性和线的极性，也可以用来跟踪双绞线、单个导体和铜轴电缆。

(4) 示波器：示波器是一种以时间为单位测量信号电压值的电子装置，它在一个显示器上显示结果。当与TDR一起使用的时候，示波器可以显示：

⑴短路；

⑵电缆中突然的弯曲和卷曲；

⑶开路(电缆中的断路)；

⑷衰减(信号电源的损失)等。

3 软件工具

软件工具用来监视趋势和确定网络性能问题。

3.1 网络管理软件

网络管理软件取决于网络的大小和复杂程度。相对于网络协议分析仪而言，它所需要的培训和操作人员的水平要低一些。总体上看，当网络基本上正常时和完全在线情况下网管软件的效率才能发挥。否则，其效率会受到很大的影响。网络管理软件主要有以下两种形式。

3.1.1 网络监视器

网络监视程序是基于软件的应用程序,用于监视已经连接的网络。这些程序通常在0SI模型的较高层上运行。它们负责截获网络段上出现的信息帧,并且报告这些帧的情况。这些监视程序收集关于网络运行性能和利用率的信息,产生各种统计信息,如帧的大小、数量、错误的帧、主机的数量以及他们的介质访问控制(MAC)地址等,利用这些统计信息可以判断网络运行是否正常。

简单网络监控协议(SNMP)是收集信息时最常用的方法。一个服务器通常被设置为SNMP控制台, 而SNMP代理程序则运行在各个不同的网络设备上,这些设备将报警信息( trap)发送给SNMP服务器, 然后可以在以后报告报警状态。

网络监视器对于建立部分网络基准非常有用。在建立了基准之后，您将可以排除通信量故障和监视网络的使用情况，来确定是否需要对其进行升级。例如，假定在安装新网络之后，您了解到网络通信量使用了其全部能力的40%。在一年后再次检查数据通信量时，您注意到现在使用了全部能力的80%。如果能一直监视，就可以对通信量的增加情况进行预测，并估计应该在何时升级网络，以避免出现故障。

3.1.2. 协议分析器

协议分析程序是基于软件的应用程序,用于监视和分析已经连接的网络。协议分析程序接收网络段上的所有数据包,并将它们全部拷贝到内存中,以便进行分析。这个过程称为抓取。这些抓取操作可以安排在一天中的特定时间进行,并且可以持续一个特定的时间段。在进行抓取操作期间,分析程序可以使用滤器来分析感兴趣的数据包,汇总数据包的信息,以指明网络运行的当前状态。使用抓取操作, 可以识别数据包及其源地址、目标地址,这样可以很好地查看网络上的信息, 并能够对网络上的协议或者通信问题进行故障诊断，协议分析程序还可以用来准确诊断广播风暴和溢流等特定问题。目前运用较多的协议分析程序是Sniffer。

Sniffer 是Network General分析器家族产品的一部分，它可以对来自14种协议的帧进行解码和截取，这些协议包括AppleTalk、Windows NT、Netware、SNA、TCP/IP、VINES和X.25。Sniffer可以用3种方式测量网络的通信量，相应的单位分别为每秒千字节、每秒帧和可用带宽的百分比。Sniffer可以收集LAN通信量的统计数字，测试一些诸如信标的错误，并将这些信息在LAN的配置文件中给出，还可以通过捕获计算机间的帧来确定是否存在瓶颈，并将结果显示出来。

3.2 系统内置网络测试工具

在操作系统中内置了一些非常有用的软件网络测试工具,如果能使用得当,并掌握一定的测试技巧一般来说是完全可以满足一般需求的,下面介绍几个常用的网络故障测试命令。

常用的网络故障测试命令有ipconfig、ping、tracert、netstat和nslookup等。下面简单说明它们的基本用法。

3.2.1 ipconfig命令

使用ipconfig命令可以查看IP配置，或配合使用/all参数查看网络配置情况。单击“程序”→“运行”，输入CMD进入DOS命令行窗口，在DOS命令行窗口中输入ipconfig /all，会显示出如图2-1所示画面。

图3-1 ipconfig命令

3.2.2 ping命令

Ping只有在安装了TCP / IP 协议以后才可以使用。Ping命令主要是用来检查路由是否能够到达, 由于Ping命令发送的数据包非常小,所以在网上传递的速度很快,可以快速地验证本机到被Ping 目标主机的物理线路连通性。如果执行Ping不成功，则可以预测故障出现在以下几个方面：

⑴网线是否连通;

⑵网络适配器配置是否正确;

⑶IP地址是否可用等。

如果执行Ping成功而网络仍无法使用，问题很可能出在网络系统的软件配置方面，Ping成功只能保证当前主机与目的主机间存在一条连通的物理路径。

3.2.3 tracert 命令

Tracert命令用来检验数据包是通过什么路径到达目的地的。通过执行tracert命令，可以清楚地看到数据走的路径, 判定数据包到达目的主机所经过的路径、显示数据包经过的中继节点清单和到达时间。当ping一个较远的主机出现错误时，用tracert 命令可以方便地查出数据包是在哪里出错的。如果信息包一个路由器也不能穿越，则有可能是计算机的网关设置错了。那么，可以用ipconfig命令来查看。用法如下图：

图3-2 tracert 命令

另外, 还有其他内置的命令工具,如: winipcfg，netstat，nslookup，arp等，具体的使用可以在命令提示符下，键入“命令/?”去详细了解其用法。

4 结束语

网络问题的范围相当复杂，有时候需要处理一台计算机无法访问网络的问题，有时会遇到整个网络都无法工作的问题。在网络出现故障时，“望闻问切”是网络故障诊断和排除的基本思路。网络故障现象可以说形形色色，几乎没有任何单一检测方法或工具可以诊断出所有网络问题，因此网络操作人员应该学会这些工具的使用，才能快速准确地诊断故障原因，尽早排除网络故障，减少经济损失。