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运城职业技术学院2016届毕业设计

3.3 CISCO路由器和交换机

网络诊断是一门综合性技术，涉及网络技术的方方面面。为方便下面的讨论，首先简单回顾一下网络和路由器的基本概念。计算机网络是由计算机集合加通信设施组成的系统，即利用各种通信手段，把地理上分散的计算机连在一起，达到相互通信而且共享软件、硬件和数据等资源的系统。计算机网络按其计算机分布范围通常被分为局域网和广域网。局域网覆盖地理范围较小，一般在数米到数十公里之间。广域网覆盖地理范围较大，如校园、城市之间、乃至全球。计算机网络的发展，导致网络之间各种形式的连接。采用统一协议实现不同网络的互连，使互联网络很容易得到扩展。因特网就是用这种方式完成网络之间联结的网络。因特网采用TCP/IP协议作为通信协议，将世界范围内计算机网络连接在一起，成为当今世界最大的和最流行的国际性网络,为了完成计算机间的通信，把每部计算机互连的功能划分成定义明确的层次，规定了同层进程通信的协议及相邻层之间的接口和服务，将这些层、同层进程通信的协议及相邻层之间的接口统称为网络体系结构。国际标准化组织（ISO）提出的开放系统互连参考模型（OSI）是当代计算机网络技术体系的核心。该模型将网络功能划分为7个层次：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。TCP/IP即传输控制协议和网间互联协议是一组网络协议。TCP/IP起源于美国ARPANET网，发展至今已成为因特网使用的标准通信协议。使用TCP/IP能够使采用不同操作系统的计算机以有序的方式交换数据。

3.4解决故障的工作步骤 网络故障分层诊断技术 (1)、物理层及其诊断

物理层是OSI分层结构体系中最基础的一层，它建立在通信媒体的基础上，实现系统和通信媒体的物理接口，为数据链路实体之间进行透明传输，为建立、保持和拆除计算机和网络之间的物理连接提供服务。

物理层的故障主要表现在设备的物理连接方式是否恰当；连接电缆是否正确；MODEM、CSU/DSU等设备的配置及操作是否正确。确定路由器端口物理连接是否完好的最佳方法是使用show interface命令，检查每个端口的状态，解释屏幕

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输出信息，查看端口状态、协议建立状态和EIA状态。 (2)、数据链路层及其诊断

数据链路层的主要任务是使网络层无须了解物理层的特征而获得可靠的传输。数据链路层为通过链路层的数据进行打包和解包、差错检测和一定的校正能力，并协调共享介质。在数据链路层交换数据之前，协议关注的是形成帧和同步设备。

查找和排除数据链路层的故障，需要查看路由器的配置，检查连接端口的共享同一数据链路层的封装情况。每对接口要和与其通信的其他设备有相同的封装通过查看路由器的配置检查其封装，或者使用show命令查看相应接口的封装情况。 硬件诊断

(1)、串口故障排除

串口出现连通性问题时，为了排除串口故障，一般是从show interface serial命令开始，分析它的屏幕输出报告内容，找出问题之所在。串口报告的开始提供了该接口状态和线路协议状态。接口和线路协议的可能组合有以下几种：a）串口运行、线路协议运行，这是完全的工作条件。该串口和线路协议已经初始化，并正在交换协议的存活信息。b）串口运行、线路协议关闭，这个显示说明路由器与提供载波检测信号的设备连接，表明载波信号出现在本地和远程的调制解调器之间，但没有正确交换连接两端的协议存活信息。可能的故障发生在路由器配置问题、调制解调器操作问题、租用线路干扰或远程路由器故障，数字式调制解调器的时钟问题，通过链路连接的两个串口不在同一子网上，都会出现这个报告。c)串口和线路协议都关闭，可能是电信部门的线路故障、电缆故障或者是调制解调器故障。d）串口管理性关闭和线路协议关闭，这种情况是在接口配置中输入了shutdown命令。通过输入no shutdown命令，打开管理性关闭。

接口和线路协议都运行的状况下，虽然串口链路的基本通信建立起来了，但仍然可能由于信息包丢失和信息包错误时会出现许多潜在的故障问题。正常通信时接口输入或输出信息包不应该丢失，或者丢失的量非常小，而且不会增加。如果信息包丢失有规律性增加，表明通过该接口传输的通信量超过接口所能处理的通信量。解决的办法是增加线路容量。查找其他原因发生的信息包丢失，查看

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show interface serial命令的输出报告中的输入输出保持队列的状态。当发现保持队列中信息包数量达到了信息的最大允许值，可以增加保持队列设置的大小。

（2）、以太接口故障排除

以太接口的典型故障问题是：带宽的过分利用；碰撞冲突次数频繁；使用不兼容的幀类型。使用show interface ethernet命令可以查看该接口的吞吐量、碰橦冲突、信息包丢失、和幀类型的有关内容等。

(3)、通过查看接口的吞吐量可以检测网络的利用。如果网络广播信息包的百分比很高，网络性能开始下降。光纤网转换到以太网段的信息包可能会淹没以太口。互联网发生这种情况可以采用优化接口的措施，即在以太接口使用no ip route-cache命令，禁用快速转换，并且调整缓冲区和保持队列。

(4)、两个接口试图同时传输信息包到以太电缆上时，将发生碰橦。以太网要求冲突次数很少，不同的网络要求是不同的，一般情况发现冲突每秒有3、5次就应该查找冲突的原因了。碰橦冲突产生拥塞，碰橦冲突的原因通常是由于敷设的电缆过长、过分利用、或者“聋”节点。以太网络在物理设计和敷设电缆系统管理方面应有所考虑，超规范敷设电缆可能引起更多的冲突发生。

4 网络安全

4.1防火墙技术

目前，防火墙有两个关键技术，一是包过滤技术，二是代理服务技术。 (1)、包过滤技术

包过滤技术主要是基于路由的技术，即依据静态或动态的过滤逻辑，在对数据包进行转发前根据数据包的目的地址、源地址及端口号对数据包进行过滤。包过滤不能对数据包中的用户信息和文件信息进行识别，只能对整个网络提供保护。一般说来，包过滤必须使用两块网卡，即一块网卡连到公网，一块网卡连到内网，以实现对网上通信进行实时和双向的控制。

包过滤技术具有运行速度快和基本不依赖于应用的优点，但包过滤只能依据现有数据包过滤的安全规则进行操作，而无法对用户在某些协议上进行各种不

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同要求服务的内容分别处理，即只是机械地允许或拒绝某种类型的服务，而不能对服务中的某个具体操作进行控制。因此，对于有些来自不安全的服务器的服务，仅依靠包过滤就不能起到保护内部网的作用了。 （2）、代理服务技术

代理服务又称为应用级防火墙、代理防火墙或应用网关，一般针对某一特定的应用来使用特定的代理模块。代理服务由用户端的代理客户和防火墙端的代理服务器两部分组成，其不仅能理解数据包头的信息，还能理解应用信息本身的内容。当一个远程用户连接到某个运行代理服务的网络时，防火墙端的代理服务器即进行连接，ＩＰ报文即不再向前转发而进入内网。

代理服务通常被认为是最安全的防火墙技术，因为代理服务有能力支持可靠的用户认证并提供详细的注册信息。

代理服务的代理工作在客户机和服务器之间，具有完全控制会话和提供详细日志、安全审计的功能，而且代理服务器的配置可以隐藏内网的ＩＰ地址，保护内部主机免受外部的攻击。此外，代理服务还可以过滤协议，如过滤ＦＴＰ连接，拒绝使用ＰＵＴ命令等，以保证用户不将文件写到匿名的服务器上去。

代理服务在转发网络数据包的方式与包过滤防火墙也不同，包过滤防火墙是在网络层转发网络数据包，而代理服务则在应用层转发网络访问。以上介绍了两种防火墙技术。由于此项技术在网络安全中具有不可替代的作用，因而在最近十多年里得到了较大的发展，已有四类防火墙在流行，即包过滤防火墙、代理防火墙、状态检测防火墙和第四代防火墙。

4.2 防病毒技术

Internet在为人类传播和交换信息的同时，也为计算机病毒的传播和发展提供了良好的平台，针对网络的病毒正以惊人的速度，向着更具破坏性、更加隐蔽、感染率更高、传播速度更快、更多种类、适应平台更广泛的方向发展。计算机网络安全防范的一项重要内容，就是在充分保证计算机网络安全和对计算机网络性能影响最小的前提下，有效地防止计算机病毒的侵袭。在Internet接入处如防火墙、路由器、代理。

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5、解决计算机网络故障的实例

在开始动手排除故障之前，最好先准备一支笔和一个记事本，然后，将故障现象认真仔细记录下来。在观察和记录时一定注意细节，排除大型网络故障如此，一般十几台电脑的小型网络故障也如此，因为有时正是一些最小的细节使整个问题变得明朗化。

一般故障排除模式如下：第一步，当分析网络故障时，首先要清楚故障现象。应该详细说明故障的症侯和潜在的原因。为此，要确定故障的具体现象，然后确定造成这种故障现象的原因的类型。例如，主机不响应客户请求服务。可能的故障原因是主机配置问题、接口卡故障或路由器配置命令丢失等。第二步，收集需要的用于帮助隔离可能故障原因的信息。向用户、网络管理员、管理者和其他关键人物提一些和故障有关的问题。广泛的从网络管理系统、协议分析跟踪、路由器诊断命令的输出报告或软件说明书中收集有用的信息。第三步，根据收集到的情况考虑可能的故障原因。可以根据有关情况排除某些故障原因。例如，根据某些资料可以排除硬件故障，把注意力放软件原因上。对于任何机会都应该设法减少可能的故障原因，以至于尽快的策划出有效的故障诊断计划。第四步，根据最后的可能的故障原因，建立一个诊断计划。开始仅用一个最可能的故障原因进行诊断活动，这样可以容易恢复到故障的原始状态。如果一次同时考虑一个以上的故障原因，试图返回故障原始状态就困难的多了。第五步，执行诊断计划，认真做好每一步测试和观察，直到故障症状消失。第六步，每改变一个参数都要确认其结果。分析结果确定问题是否解决，如果没有解决，继续下去，直到解决。 １、识别故障现象

作为管理员，在你排故障之前，也必须确切地知道网络上到底出了什么毛病，是不能共享资源，还是找不到另一台电脑，如此等等。知道出了什么问题并能够及时识别，是成功排除故障最重要的步骤。为了与故障现象进行对比，作为管理员你必须知道系统在正常情况下是怎样工作的，反之，你是不好对问题和故障进行定位的。识别故障现象时，应该向操作者询问以下几个问题：

(1)当被记录的故障现象发生时，正在运行什么进程 、这个进程以前运行过 (2)以前这个进程的运行是否成功？

(3)这个进程最后一次成功运行时什么时候？

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