10网络调测与故障排查

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,组网技术与网络管理,本章要点：,网络测试内容,网络测试的工具,交换机和路由器测试技术,网络故障排查和排除,第10章网络调测与故障排查,1,10.1 网络综合测试,网络测试技术的研究涵盖了网络协议测试、网络设备测试、网络系统测试、网络应用测试、网络安全测试等方面。,1. 网络协议测试,2. 网络设备测试,3. 网络系统测试,4. 网络应用测试,5. 网络安全测试,10.1.1 网络测试的范围,2,吞吐量,时延,时延变化,带宽,丢包率,误差率,10.1.2 网络评测指标,10.1 网络综合测试,网络测试的目的在于全面评价网络的功能和性能。网络性能的评测需要有客观的指标，才能从量化的角度评价一个网络的性能。网络的测试指标很多，从测试内容的角度来看，网络测试的指标包括以下几个方面：,3,物理层：在物理层最值得关注的是网络的连通性、物理带宽,(,传输介质的传输能力,),、误码率等信息。,链路层：链路层的数据传输的单元是帧，测试的重点是帧吞吐量、帧传输时延、帧丢失率等信息。,网络层：网络层的数据传输单元是数据包，最值得关注的是包吞吐量、传输时延、包丢失率等，此外，在网络层上还要测试路由协议、包转发能力等指标。,传输层：传输层的数据传输单元主要是,TCP,和,UDP,数据报，在传输层上最值得关注的是,TCP/UDP,报文的处理能力。,应用层：对应用层进行测试主要是网络应用测试，例如，,Telnet,、,FTP,、,Web,等应用。,10.1 网络综合测试,10.1.2 网络评测指标,上述是评测一个网络的主要参数指标，针对协议的不同层次，这些指标的具体含意也有差别。此外，在网络测试中，按照具体的协议层，不同的协议层测试的重点也有所不同：,4,节点测试：节点测试是针对网络中的具体节点或设备所进行的测试，例如，对交换机、路由器和服务器等进行测试。节点测试关注的是网络中单点的吞吐量、延时等性能指标和协议处理能力、接口类型等功能指标，节点的性能将直接影响到网络性能。,链路测试：链路指的是两个直接相邻节点之间的连接，链路测试首先关注的是链路的连通性，这是最基本的能力。链路测试还要测量链路的带宽、丢包率和误码率等指标。,10.1.3 网络测试范畴,10.1 网络综合测试,网络测试的概念非常广泛，前面介绍了网络评测的一些指标，从网络测试的范畴角度来看，包括节点测试、链路测试、路径测试和网络测试4个范畴：,5,路径测试：路径指的是从原点到目的点所经过的节点和链路的集合。路径测试也要测试路径的连通性，但这里不仅指物理上的连通性，还包括逻辑上的连通性，此外，还要测试路径的带宽、延时、丢包率等性能指标，还要测量其最大的传输单元,(MTU),、传输协议等功能指标。,网络测试：网络测试的范畴最大，它是前面,3,种测试的组合，反映的是整个网络的性能。,10.1 网络综合测试,10.1.3 网络测试范畴,6,网络测试的方法很多，针对不同的测试项目需要不同的测试方法，在网络测试中，需要根据实际的情况选择合适的测试方法。网络测试的方法可以概括为以下4种类别：,1. 从选择的网络测试点可分为入点测试和出点测试两种,2. 从测试手段可分为主动测试和被动测试两种,3. 从网络测试的路径角度可以分为单程测试和环回测试两种,4. 从网络测试对业务的影响情况看可以分为离线测试和在线测试两种,10.1.4 网络测试方法,10.1 网络综合测试,7,网络测试的方法和手段因测试的目的不同而不同，所采用的网络测试工具也各不相同。用于进行网络测试的工具很多，针对不同的测试内容，有专门的测试工具，也有综合性的测试工具，既有专业化的测试仪器，也有免费的软件测试工具，很多系统本身集成了简单的网络测试工具。一般来说，广义上的网络测试工具可以分为物理线缆测试仪、网络运行模拟工具、协议分析仪、专用网络测试设备、网络协议的一致性测试工具和网络应用分析测试工具等工具。,1. 主要的测试仪器,(1)Fluck Nettool网络万用表,(2) Agilent J6800A网络分析仪,(3) Spirent SmartBits 2000,(4) IXIA 1600,10.1.5 网络测试工具,10.1 网络综合测试,8,2. 常见测试软件,(1)Sniffer Portable,(2) SolarWinds Toolset,网络性能监控工具,网络发现工具,Cisco,路由器工具,故障监控工具,MIB,浏览器工具,安全和入侵工具,SNMP trap,工具,Ping,和诊断工具,IP,地址管理工具,其他工具,10.1 网络综合测试,10.1.5 网络测试工具,9,3. 系统自带的调测工具,(1) Ping,(2) Netstat,(3) Traceroute/tracert,10.1 网络综合测试,10.1.5 网络测试工具,10,10.2 交换机测试,设备测试是网络测试中非常重要的一部分，网络设备的功能和性能决定着整个网络的功能，也影响着网络的性能。网络中用于互联的设备主要有交换机和路由器，本章将分别介绍交换机和路由器的测试技术。,典型的网络设备的测试方法有两种：一种是将设备放在一个仿真的网络环境中，通过分析该产品在网络中的行为来对其进行测试；另一种方法是使用专用的网络测试设备对产品进行测试，例如专用的性能分析仪器SmartBits 2000和IXIA 1600等。,11,功能测试,协议一致性测试,交换机性能测试,10.2.1 交换机测试内容,10.2 交换机测试,交换机是重要的网络连接设备，随着技术的进步，交换机的性能、功能等都有了较大的进步，交换机采用的技术也不断发展，与之相应的测试技术也不断地进步，其内容复杂性也在增加。从测试所关注的内容上分，交换机测试可以分为功能性测试、协议一致性测试与互操作测试、性能测试、安全性测试和异常环境测试。,12,吞吐量,帧丢失率,背对背,(Back-to-Back),延迟,错误帧过滤,背压,线端阻塞,(Head of Line Blocking,，,HOL),全网状,部分网状,10.2.2 交换机评测指标,10.2 交换机测试,交换机的评测是一个综合的度量，其中既有定量衡量标准(例如吞吐量、包丢失、延迟等)，又有定性衡量标准(例如安装和管理是否简单、可靠性等)。,13,交换机的测试工具很多，针对不同的测试需求，有不同的测试工具可供选择，例如交换机性能的测试可以使用SmartBits 2000，针对协议的测试可以使用协议分析仪，例如Agilent J6800A等。,交换机的测试既可以使用仿真环境进行测试，也可以使用专用的网络测试设备对产品进行测试。,网状测试是对交换机性能更为残酷的考验。在网状测试中，设置每个千兆端口与10个百兆端口作为双向传输，剩余的百兆端口用于实现全网状测试。,在3层交换机的性能测试时，将被测交换机的每个端口设置成一个独立的VLAN，并分配一个独立的IP网段，在进行吞吐量、丢包率、延迟、B to B、网状测试时的拓扑结构测试与2层性能测试相同。,10.2.3 交换机测试工具和方法,10.2 交换机测试,14,需要强调的是，大部分测试项目包括吞吐量、丢包率、延迟和网状测试项目的测试时间都设置成120s，这是为了体现出测试严谨性。在实际的测试中将测试时间设为60s和120s进行比较，发现在网状测试时，有的交换机在60s的情况下不丢包，但在120s时却丢包。这表明，120s的测试时间能够在更严格的情况下检验交换机的性能。在进行背对背测试时，将测试时间设置为2s，共测试10次。,路由测试也是3层交换机评测的重点，这项测试包括两部分：路由表容量测试和路由收敛测试。,路由表容量指的是路由表内所容纳路由表项数量的极限，它是交换机路由性能的重要体现，因为这意味着第3层交换设备能够在一个多大规模的网络中工作。在测试时，通过仪器向被测设备广播一定数量的路由表，考察被测设备是否能够收到并维持相应的路由表项。,10.2 交换机测试,10.2.3 交换机测试工具和方法,15,路由收敛测试是体现3层交换机路由性能的一个重要部分。在测试时，给交换机灌入被测设备路由表容量的80%左右的虚拟路由，并通过测试仪给交换机加入90%线速的虚拟网络的传输流，在被测交换机完全收到广播的路由表并稳定一段时间后，撤销50%的路由，待稳定一段时间后再恢复被撤销掉的路由，通过这样的一个过程考察被测交换机是否能够及时地维护路由表，并且正确进行转发数据。,10.2 交换机测试,10.2.3 交换机测试工具和方法,16,10.3 路由器测试,路由器作为计算机网络的核心设备，在网络中得到了广泛的应用。高端路由器现已由企业级设备成为公众网上重要的电信级设备。随着互联网络的逐步普及以及它在生活中的重要性的增加，路由器的性能、功能、安全性、可靠性等指标变得越来越重要。所以对路由器的测试有其重要性与必要性。,17,路由器的测试也有一些具体的指标作为标准，其中包括以下几个方面：,1. 路由器类型,2. 路由器配置,3. 路由协议支持,4. 对组播的支持,5. 路由器性能,(1) 全双工线速转发能力,(2) 吞吐量,(3) 路由表能力,(4) 背板能力,(5) 丢包率,(6) 时延,10.3.1 路由器性能技术指标,10.3 路由器测试,18,(7) 时延抖动,(8) VPN支持能力,(9) 内部时钟精度,6. Qos,(1)队列管理机制,(2) 端口硬件队列数,(3) 分类业务带宽保证,7. 网络管理,8. 可靠性和可用性,10.3 路由器测试,10.3.1 路由器性能技术指标,19,路由器测试规范主要由下面通信行业标准来进行规范：YD/T1156-2001路由器测试规范-高端路由器；YD/T1098-2001路由器测试规范-低端路由器。以上标准分别参照下列的标准进行制定：YD/T1097-2001路由器设备技术规范-高端路由器；YD/T1096-2001路由器设备技术规范低端路由器。,低端路由器设备测试主要包括：常规测试，即电气安全性测试；环境测试，包括高低温、湿度测试和高、低温存储测试；物理接口测试，即测试低端路由器可能拥有接口的电气和物理特性；协议一致性测试，即测试协议实现的一致性；性能测试，即测试路由器的主要性能；管理测试，主要测试路由器对无大项网管功能的支持。,10.3.2 路由器测试规范,10.3 路由器测试,20,高端路由器测试主要包括：接口测试，即高端路由器可能拥有的接口测试；ATM协议测试，即测试ATM协议要求；PPP协议测试，即测试PPP协议的一致性；IP协议测试，即测试IP协议的一致性；路由协议测试，即测试路由协议一致性；网管功能测试，验证测试网关功能；性能和QoS测试，即测试路由器性能和QoS能力验证；网络同步测试，即测试设备同步定时的能力；可靠性测试，即验证设备可靠性；供电测试，即测试整机功耗等内容；环境测试，包括高低温、湿度测试和高低温存储测试。,10.3 路由器测试,10.3.2 路由器测试规范,21,路由器测试一般可以分成以下几类：功能测试、性能测试、稳定性和可靠性测试、一致性测试、互操作性测试以及网络管理测试。,1. 功能测试,(1) 接口功能,(2) 通信协议功能,(3) 数据包转发功能,(4) 路由信息维护功能,(5) 管理控制功能,(6) 安全功能,2. 性能测试,(1) 吞吐量,(2) 时延,(3) 丢包率,10.3.3 路由器测试的类型和方法,10.3 路由器测试,22,(4) 背靠背帧数,(5) 系统恢复时间,(6) 系统复位,3. 一致性测试,4. 互操作测试,5. 稳定性、可靠性测试,6. 网管测试,10.3 路由器测试,10.3.3 路由器测试的类型和方法,23,由于路由器设备非常复杂，采用的接口和协议多种多样，所以对路由器进行测试所采用的仪表和仪表的配置，必须根据测试内容和路由器的实际配置来决定。一般来说，路由器测试所使用的仪表可以分为性能测试仪表、协议测试仪表和其他种类的仪表。,(1)性能测试仪表主要用于测试IP包转发能力。,(2) 协议测试仪表主要用于测试路由器对协议实现的一致性。,(3) 其他仪表主要包括一些通用仪表，例如示波器、万用表、率耗器、光功率计等。,综上所述，路由器的测试是一项复杂且非常重要的工作，对路由器的测试，只有在研究测试方法的基础上，结合具体的测试情况，制定正确的测试方案，选择合适的测试仪表，认真地进行测试才能达到测试目的。,10.3.4 路由器测试,10.3 路由器测试,24,10.4 网络故障检测,网络故障诊断的目的是为了确定网络的故障点，恢复网络的正常运行；发现网络规划和配置中欠佳之处，改善和优化网络的性能；观察网络的运行状况，及时预测网络通信质量。,网络故障诊断应该从故障的现象出发，以网络诊断工具为手段获取诊断信息，确定网络故障点，查找故障的根源，排除故障，以恢复网络的正常运行。,网络故障通常有以下几种可能：物理层中的物理设备相互联接失败或者硬件及线路本身的问题；数据链路层的网络设备的接口配置问题；网络层的网络协议配置或操作错误；传输层的设备性能或通信拥塞问题；以上3层的网络应用程序错误。诊断网络故障的过程应该沿着OSI 7层模型的物理层开始向上进行。首先检查物理层，然后检查数据链路层，以此类推，设法确定通信失败的故障点，直到系统通信恢复正常为止。一般故障排除模式如下：,10.4.1 网络故障排查方法,25,(1) 第一步，当分析网络故障时，首先要了解故障现象。,(2) 第二步，收集利于帮助隔离可能故障的信息。,(3) 第三步，根据收集到的情况分析可能的故障原因，根据出错的可能性，将所有导致故障的原因逐一列举出来，并且不要忽略其中任何一个故障产生的原因。,(4) 第四步，根据最后可能的故障原因，建立一个诊断计划。,(5) 第五步，执行诊断计划，认真做好每一步测试和观察，直到故障症状消失为止。,10.4 网络故障检测,10.4.1 网络故障排查方法,26,逐层排查方式通常有两种，一种是从低层开始排查，适用于物理网络不够成熟稳定的情况，例如组建新的网络、重新调整网络线缆、增加新的网络设备；另一种是从高层开始排查，适用于物理网络相对成熟稳定的情况，例如硬件设备没有变动。无论使用哪种方式，最终都能达到目标，只是解决问题的效率有所差别。,具体采用哪种排查方式，可根据具体地情况来选择。例如，遇到某客户端不能访问Web服务的情况，如果管理员首先去检查网络的连接线缆，就显得太悲观了，除非明确知道网络线路有所变动。比较好的选择方法是直接从应用层着手，可以按照以下方法进行排查：首先检查客户端的Web浏览器是否正确配置，可以尝试使用浏览器访问另一个Web服务器，如果Web浏览器没有问题，可以在Web服务器上测试Web服务器是否正常运行；如果Web服务器没有问题，再测试网络的连通性。即使是Web服务器问题，从底层开始逐层排查也能最终解决问题，只是花费的时间太多了。如果碰巧是线路问题，从高层开始逐层排查也要浪费时间。,10.4.2 网络故障分层检测方法,10.4 网络故障检测,27,在实际应用中往往采用折中的方式，凡是涉及到网络通信的应用出了问题，直接从位于中间的网络层开始进行排查，首先测试网络的连通性，如果网络不能连通，再从物理层(测试线路)开始进行排查；如果网络能够连通，再从应用层(测试应用程序本身)开始进行排查。在TCP/IP网络中，排查网络问题的第一步通常是使用ping命令。如果能够成功地ping到远程主机，就排除了网络连接出现故障的可能性。只要成功地ping到远程主机，即可判断网络问题一般发生在更高层次。,10.4 网络故障检测,10.4.2 网络故障分层检测方法,28,每个网络层次都有相应的检测排查工具和措施，在最底层的物理层，通常采用专门的线缆测试仪，没有测试仪时可通过网络设备(网卡、交换机等)信号灯进行目测。数据链路层的问题不多，对于TCP/IP网络，可以使用简单的arp命令来检查MAC地址(物理地址)和IP地址之间的映射问题。网络层出现问题的可能性大一些，路由配置容易出现错误，可以通过route命令来测试路由路径是否正确，也可以使用ping命令来测试其连通性。协议分析器具有很强的检测和排查能力，能够分析链路层及其以上层次的数据通信，也包括传输层。至于应用层，可以使用应用程序本身进行测试。,10.4 网络故障检测,10.4.2 网络故障分层检测方法,29,1. Ping,2. Ipconfig,3. Net,4. Netstat,5. Nbtstat,6. Nslookup,7. Traceroute,8. ARP,9. Route,10.4.3 常用网络命令工具,10.4 网络故障检测,30,连接故障的表现和分析,软件配置故障的表现和分析,网络协议故障的表现和分析,网卡常见故障及处理,交换机常见故障及处理,10.4.4 常见网络故障的表现和分析,10.4 网络故障检测,在现实的网络中，所出现的网络故障各种各样，既可能是硬件故障，也可能是软件故障；既可能是协议错误，也可能是应用问题。以下介绍几个常见的例子，结合前面介绍的网络故障排查方法，给出网络故障检测的一些思路。,31,