校园网常见故障及快速排查

江坚

摘要：校园网网络大、业务多、故障问题定位复杂，网络的安全性差、管理难度大，一旦发生网络故障，涉及面广而且损失严重。校园网络故障是不可避免的，关键是如何建立一套系统地处理故障的思路及流程，尽快找出故障点及其原因。该文以河源技师学院校园网为缩影，基于校园网的应用特点，指出当前校园网的故障类型，剖析导致故障发生的原因，研讨如何快速地查找和处理网络故障。

关键词： 校园网；故障类型；故障原因；快速查找

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）35-0036-03

第一代校园网起源于 1996 年，以10/100Mbps以太网技术为分布的PC提供了一个便利的连接通道，满足PC的大规模部署给学校用户带来的内部联网的需求，其典型特征是资源共享。从2000年开始， 1000Mbps以太网技术使校园网发展到第二代，带宽的提高给校园网的建设带了新的生机，促进了应用的发展，出现了多媒体教学、办公自动化、网络图书馆、流媒体下载等应用，使网络成为现代职业教育的一个不可或缺的平台。2006年，校园网进入第三代，称之为服务型多任务校园网，能保证多业务安全、稳定、高速的运行，适应和满足用户增添的不同应用，使学校的管理者不再关注增加一个新应用是否需要重建新网络。图1是校园网拓扑结构参考原型。

教育的不断进步，对校园网提出了更高的要求，行政管理、图书资料管理、资源信息等局域网应用加大；通过与广域网的互联，实现校际间的信息共享及与因特网（INTERNET）的连接。通过与宽带数字卫星相联，实现远程教育。此外，校园网还要为学校的教学、管理、日常办公、内外交流等各方面提供全面、切实的支持。使校园网规模的逐渐扩大、系统应用的不断深入，网络环境越来越复杂。

校园网的完善带来了便利，随之而来的是校园网的故障问题，网络系统在运行中会经常不断出现网络不通、网速缓慢、登录失败、安全漏洞、电脑病毒等故障，影响了校园网的正常使用，成为阻碍高校校园网进一步深化和发展的瓶颈。校园网常见故障种类如下表1所示。

2 校园网常见故障的快速排查

校园网覆盖范围大、拓扑结构复杂，其故障率一直居高不下。高校日常教学和事务越来越依赖校园网，一旦网络发生故障又不能快速修复，其损失严重甚至是灾难性的。如何快速查找故障对网络管理员来说是个挑战，除了对网络及其技术有着深入的理解，还必须结合一定的实战经验，掌握一套快捷实用的故障查找及处理方法。

3 流程步骤分述

步骤一：故障判断、范围

1）收集故障信息，包括用户主机的状态、路由器的接口状态、交换机的端口指示灯、进程命令、服务器的内存剩余值、CPU利用率、日志提示等。初步判断故障性质以及故障表现特征。

2）根据故障表现，通过最基本的检查方法和实战经验，判断故障所涉及的范围。若一个或多个子网的用户访问服务器失败，就涉及全网的各结构层；若同一子网中不同用户之间共享失败，属于单个子网故障；同一子网中只有一个用户访问服务器失败，那是单用户问题。从而判断该故障只涉及单用户？某个子网？还是全网？

步骤二：查找故障点

1）全网故障的查找步骤：

（1）检查相关应用服务器的工作状态（是否被攻击或感染病毒、服务软件系统是否正常）、网络连接、服务设置等；

（2）检查路由设备（三层交换机或路由器），包括端口IP地址、VLAN匹配、路由表等；

（3）检查汇聚层交换机是否存在软硬件故障；

（4）检查主干传输链路（汇聚层到核心层、汇聚层到接入层）有否物理故障。若在故障查找过程中优先使用网络测试仪器和测试软件，可大幅提高排查速度。

2）子网故障的查找步骤：

（1）检查该子网所在的接入层交换机是否有软硬件故障，例如端口接触不良、配置文件丢失或被修改、VLAN设置出错等；

（2）检查相关用户的节点传输链路有否物理故障；

（3）检查故障用户的IP参数设置，例如工作组名、网段号等；

（4）检查本子网共享资源的设置状况，例如权限或软件防火墙的设置。

3）单用户故障的查找步骤：

（1）检查用户主机是否有硬件故障；

（2）检查操作系统是否有感染病毒或死机现象；

（3）确认主机系统正常之后检查网卡的连接，包括网卡状态及其IP参数设置、双绞线和接入层交换机端口；

（4）检查客户端应用程序是否有问题。

步骤三：确认故障点并找出故障原因

在排查的过程中不要单凭一次的检测或分析就急于下结论，应该通过分步排查，不断地缩小搜索范围，经过反复测试和检验才确认，最终能够圈定故障点。对于一些由多个故障构成的综合型故障，必须边排查边处理，直到完全解决问题为止。此外，确认故障点后还要找出故障原因。例如最终排查结论是用户计算机网卡故障，那么到底是网卡本身硬件质量问题？扩展槽接触不良？还是無故丢失了相关的IP参数？又例如代理服务器故障，到底是主机的硬件故障还是服务软件出错？

步骤四：实施故障处理

故障查找完成之后，制定合理的故障排除方案。依照快速处理的原则，什么措施最快完成故障处理就用什么措施。例如网络广播风暴或计算机病毒初现时，首先就应该切断相关的病患子网干路，防止故障进一步蔓延，而不是急于查找故障病源；处理交换机的端口问题应马上转接备用端口，而不是更换交换机；已查实某段线缆时通时断，应首先考虑重接水晶头，而并非沿线普查或更换线缆等。总之，什么措施最快完成故障处理就用什么措施。

4 故障查找案例

我校园网所属的教学管理区的拓扑简图如下图3-1。当前的故障现象有两个：一是A、B子网的用户与日志服务器之间的FTP通信都很慢，大约只有0.6Mbps；二是将日志服务器的数据集中到B子网的备份服务器时，FTP 传输速度也很慢，大约只有0.8Mbps，严重影响了工作效率。

按上述故障查找流程，具體排查的步骤如下：

第一步：根据在现场收集到的有关信息，该故障性质可描述为网络访问缓慢故障。通过基本测试，发现B子网的用户与备份服务器之间的FTP 传输速度约为10Mbps，属于正常范围；另发现A子网的客户机因教学需要而数据量不断在增长。以当前故障的属性和测试结果进行分析及判断，故障范围涉及两个子网，即上述流程的全网区域。

第二步：①检查备份服务器和日志服务器。鉴于B网段用户访问备份服务器的速度正常，可判断备份服务器无问题。在非网络连接状态下，利用操作系统自带的性能监视器测试日志服务器的各项静态指标，再检查系统应用程序和职能服务项目，结论是一切正常。由此可排除服务器的影响。②检查路由器。在A、B子网的两个路由器之间直接采用tracert命令测试网关的响应，探测报文返回时长仅为9ms，表明路由状态正常。③检查汇聚层交换机。由于B子网内用户与备份服务器的通信正常，可判断B子网的汇聚层交换机无故障，只须检查A子网的汇聚层交换机。采用OptiView网络综合协议分析仪直接测试交换机的传输性能，发现交换机输出大量的广播包和多播包，应该是这个故障点了，因为日志服务器需要花费大量资源来处理如此多的广播和多播包，其传输速度必然减慢。

第三步：确认故障点并找出故障原因。为了证实判断，断开A子网的汇聚层交换机后，在B子网的客户端访问A子网的日志服务器，测得FTP 传输速度约为8.5Mbps，增加了10多倍，果然是网络负载的影响，即A子网中广播包太多了。经了解，由于教学上的共享需求，每个用户在交互操作中必需发送大量的广播包和多播包，这是难以避免的客观应用事实，不能因此而停止A子网的工作，只能在网络配置上作适当的调试。

第四步：实施故障处理。将日志服务器移到B子网，用路由器隔离A子网的用户群，使它与日志服务器不在同一广播域，日志服务器就不必面对大量的广播包和多播包，减少了服务资源的浪费，故障就较少出现了。

日志服务器移位之后重新测试两个子网的传输性能，B子网完全正常，用户与服务器之间、服务器与服务器之间均为10Mbps左右；但A子网访问日志服务器的速度虽比原来快，却只有1.3Mbps左右，达不到应有的标准，测试结果说明A子网还有未知故障。

第五步：依照故障查找流程，A子网还差主干传输链路尚未检测。断开路由器A到汇聚层交换机之间的线缆端口，采用线缆测试仪检查该干路线缆（多模光纤）的传输性能，发现传输衰减系数比较大，初步分析可能传输介质发生故障。检查该线路经过的路线，发现在五楼暗角转弯处，线缆弯曲度太大，致使多模光纤已断裂了几芯。修复之后再重新测试整段链路的传输特性，各项指标均达到要求。再测试A子网访问日志服务器的速度，约为6Mbps，已满足访问需要。

至此，上述故障全部排除。

5 总结

如何快速诊断及处理校园网故障，一直困扰着不少网络管理员，因为校园网规模大、信息点多、拓扑结构复杂和可管理性差，而且故障排查难度大，有时一种故障表现会由多种故障原因引起，加之人手少和缺乏排障经验。

传统的故障查找基本上依赖实战经验，而实战经验需要长时间的历练和积累，因此传统的排障方法显然跟不上飞速发展的校园网。本文提出的流程型快速查找校园网故障的方法，是基于故障的属性判断它发生在哪个范围并分列不同的流程，然后再按照一定的经验和规律，例如先硬件后软件、从核心层到接入层、或从网络层到物理层，结合一些常用的网络测试工具，分步及循环地反复排查，可以快捷地查找出校园网常见的故障。

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