【25软考网工】第九章（3）网络故障排除工具、网络故障诊断与排查

📌 【今日更新速览】📌 🔧 网络管理——网络故障排除工具和网络故障诊断与排查 🧰 工具分类 1️⃣ 设备诊断命令（华为 / 思科）

• display / show：查看设备状态、配置。
• debug：协议分析（慎用，影响性能）。
• ping / tracert：测试连通性、追踪路径。

2️⃣ 网络管理工具

• 基础运维：Zabbix、Nagios、Cacti、MRTG（开源免费）。
• 商用软件：
  • 厂商方案：华为eSight、思科Works、华三IMC、锐捷SNC。
  • 高级方案：华为IMOC、广通、北塔等（50万起）。

3️⃣ 专用故障工具

• 物理层检测
  • TDR：定位金属电缆断点、短路。
  • OTDR：光纤测试，测长度、断裂、衰减。
  • 红光笔：判断光纤通断（不能测衰减）。
  • 光功率计：测光模块收发功率，计算线路损耗（单位：dB）。
  • 熔接机：光纤对接，低损耗高强固。
• 网络分析
  • Wireshark / Sniffer：抓包分析七层协议，实时定位问题。
  • 网络监测器：周期性监控网络活动。
• 双绞线工具
  • 多功能寻线仪：支持PoE测试、断点定位。

📚 常考知识点

• TDR：用于金属电缆断点定位。
• OTDR：用于光纤链路测试。
• 光功率单位：dBm（发射/接收值）。
• 光衰单位：dB（损耗）、dB/km（单位长度衰减）。
• 光模块异常：收光过低或过高都会导致通信异常。
• 熔接 vs 冷接：冷接衰减大，验收易不合格。

✅ 应用案例速记

• 光纤断 → OTDR
• 网线断 → TDR
• 测光功率 → 光功率计
• 抓包分析 → Wireshark
• 认证失败 → display aaa online-fail-record

💡网络故障诊断与排查 ✅ 排查流程：

• 从问题定义 → 信息收集 → 分析原因 → 执行修复，系统性定位故障。

🔍 分层排查法：

• 按物理层 → 数据链路层 → 网络层 → 应用层顺序检查，精准锁定问题点。

一、网络故障排除工具

1. 网络故障排除工具分类

一般分为三类：设备或系统诊断命令、网络管理工具以及专用故障排除工具

1）设备或系统诊断命令

华为设备 

• display命令：华为设备最常用命令，用于监测系统安装状态、网络运行状况及故障定位。可查看接口IP配置、协议命令遗漏等情况（对应思科设备的"show"命令）。
• debug命令：用于分析协议配置和运行状态，但生产网络慎用，可能导致业务中断（曾考过选择题考点）。例如通过debug发现接口G1/0/1存在环路告警。
• ping命令：基础连通性测试工具，检测设备间通信状态。
• tracert命令：追踪数据包传输路径，显示源到目的地的完整路由。

思科设备 

• 命令对应关系：思科设备的"show"命令功能与华为"display"完全等效，均用于查看设备配置和状态信息。

认证 失败原因查看 

• 诊断方法：
  • 通过display aaa online-fail-record命令可查看RADIUS认证拒绝详情
  • 案例显示具体原因为"Password Error"（密码错误）。
    • 应用场景：适用于PPPoe等认证场景的故障排查，能精确定位到MAC地址为20dc-e680-c9c5的终端认证失败原因。

2）网络管理工具

基础运维

• 功能范畴：包含流量监控、拓扑管理等基础网络运维功能。
• 开源方案：Zabbix、MRTG、Cacti、Nagios等免费工具。
• 典 型应用：适合中小型网络的基础监控需求，无需商业授权。
• 商用软件
  • 厂商方案：
    • 华为eSight
    • 华三IMC/U-Center
    • 锐捷SNC
    • 思科Works
  • 成本特点：需付费购买，但功能相对基础，主要满足设备厂商生态内的管理需求。

高级运维

• 扩展功能：包含机房管理、资产管理、运维流程管理等企业级功能。
• 商业方案：
  • 华为IMOC
  • 华三IMC
  • 锐捷RIIL
  • 广通/北塔/优诺等专业软件
• 价格范围：整套系统通常50万元起，高端方案可达数百万元，适用于大型企业IT运维体系。

3）专用故障排除工具

1.金属电缆检测工具：

欧姆表、数字万用表及电缆测试器用于检测电缆物理连通性

2.TDR

时域反射计(TDR)可快速定位金属电缆中的断路、短路、压接、扭结、阻抗不匹配等问题，核心功能是测量 线缆长度+故障位置（重点考点）

3.OTDR

光时域反射计(OTDR)专用于光纤线路，测量光纤长度、断裂位置、信号衰减及连 接损耗（与TDR原理相似但应用场景不同）

• 记忆要点：TDR对应金属电缆，OTDR对应光纤线路，两者最常用功能都是"线缆长度+故障位置"（老师特别标红强调）

4.断接盒、智能测试盘和位/数据块错误测试器

• 外围测试工具：断接盒(breakout boxes)、智能测试盘和位/数据块错误测试器BERT/BLERT可用于外围接口的故障排除（需记忆英文缩写）
• 应用场景：专门用于外围接口的故障排除（选择题常见考点）
• 使用提示：实际使用频率较低但需识别其功能（老师坦言"这玩意儿我没用过"）

5.网络监测器

• 工作原理：通过持续跟踪穿越网络的数据包，定期生成网络活动图像
• 功能特点：提供网络活动的周期性快照，适合长期监控（区别于实时分析）

6.网络分析仪

• 典型代表：Sniffer、Wireshark等抓包分析软件
• 核心能力：
  • 解码OSI七层问题
  • 实时自动发现问题
  • 可视化描述网络活动
  • 按严重性分类故障
• 实战应用：用于验证网络连通性问题（如ping不通时判断是发包失败还是无响应）
• 工程师必备：Wireshark等工具是网络工程师必须掌握的技能（老师多次强调"非常重要"）

4）双绞线测试工具——多功能网络寻线仪/测线仪

• 主要功能：
  • 普通模式：线缆密集环境下的精准寻线
  • POE模式：测量网线长度、断点、短路点及PoE供电测试
• 典型设备：精明鼠NF-8209等型号（图示设备界面）
• 应用价值：解决双绞线物理层故障的常用工具组

5）光纤测试工具

1.红光笔

• 优点：
  • 便携性：便于携带，即开即用，操作简单
  • 经济性：价格便宜，淘宝几十元到几百元不等
• 工作原理：
  • 将红光笔接入光纤一端，调节按钮为常亮或脉冲发光模式
  • 另一端观察光纤头是否有红光，判断通断
• 缺点：
  • 仅能测试通断，无法反映具体数据（如衰减值、断裂原因等）
• 操作模式：
  • 上推：常亮模式
  • 下推：闪烁模式
  • 中间：关闭状态
• 替代方案：
  • 紧急情况下可用手电筒替代，但效果和精度较差

2.光纤熔接机

• 定义：
  • 结合光学、电子技术和精密机械的高科技设备，用于光缆施工维护
• 工作原理：
  • 利用高压电弧熔化光纤断面，通过精密机构推进使两根光纤融合
• 应用场景：
  • 光纤对接：两段光纤直接熔接
  • 尾纤熔接：通过尾纤降低衰减（相比冷接头方式）
• 技术特点：
  • 熔接后光纤具有低损耗、高机械强度特性
  • 冷接方式衰减大，多次冷接可能导致验收不合格

3.光功率计

• 用途：
  • 项目验收时测试光纤质量
  • 测量光端机/光模块的发送与接收功率
• 测试方法：
  • 方法一：两端分别测试发射功率和接收功率
    • 线路损耗=发射功率-接收功率
  • 方法二：一端稳定光源+另一端光功率计
    • 例：光源发射4dBm，接收-2dBm，则衰减为6dB
• 单位说明：
  • 功率单位：dBm（考过选择题）
  • 衰减单位：dB（无m）
  • 计算规则：接收功率-发射功率=衰减值（例：-2dBm-4dBm=-6dB）
• 扩展应用：
  • 可计算单位长度衰减（如10公里衰减6dB→0.6dB/km）

4.光模块 功率

• 参数解读：
  • 每个光模块有输出/接收功率范围（如QSFP-40G-ER4：输出-2.7~+4.5dBm）
• 故障分析：
  • 接收功率过低（如-15dBm低于模块最低接收值-13.7dBm）：
    • 现象：接口频繁丢包或不通
    • 可能原因：线路衰减过大、发射功率过小、折弯/熔接问题
  • 接收功率过高（如10dBm超过最大接收值2.3dBm）：
    • 风险：可能烧坏光模块
    • 解决方案：降低发射功率或加装光衰减器
• 调整手段：
  • 信号过弱：可加光放大器
  • 信号过强：可加分光器作衰减器使用

5. 光时域反射仪(OTDR)

• 核心功能：
  • 定位光纤故障位置和原因（断裂、折弯等）
  • 图形化显示链路长度、接头类型、断点位置
• 技术特点：
  • 单端测试：仅需在一端连接设备
  • 盲区处理：需在测试端加1-2km光纤消除盲区（新型设备需求减少）

6.光功率计和OTDR原理对比

• 曲线解读：
  • 熔接点：特定波形
  • 弯曲：特定形态
  • 活动连接器：小尖峰
  • 断裂：明显尖峰
• 光功率计原理：
  • 双端测试：A端发光→B端测接收功率
  • 计算方式：损耗=发射光子数-接收光子数（如发100收20→损耗80）
• OTDR原理：
  • 单端测试：依赖菲涅尔反射和瑞利散射
  • 工作方式：发射光子并检测反射/散射回来的光子（"守株待兔"式）
• 核心区别：
  • 光功率计测量端到端总损耗
  • OTDR可定位具体故障点和故障类型

2.应用案例

1）例题:电缆断点定位

• 关键区别：TDR用于电缆测试，OTDR用于光纤测试（O代表光纤）
• 记忆要点：电缆断点定位必选TDR，光纤测试才选OTDR
• 易错提醒：注意题目中测试介质是电缆还是光纤
• 正确答案：B（TDR）

2）例题:光功率单位

• 单位区分：
  • 光功率：dBm（需记忆）
  • 光衰减：dB/km
  • 天线增益：dBi
• 转换公式：PdBm=10log⁡100（Pmw）​
• 实用案例：
  • 100mW → 20dBm（室内AP最大功率）
  • 500mW → 27dBm（室外AP最大功率）
• 记忆技巧：无线电管理委员会规定功率限制需标红记忆
• 正确答案：B（dBm）

3）例题:光功率计算

• 核心考点：mW与dBm的换算关系
• 必记数值：
  • 100mW = 20dBm
  • 500mW = 27dBm
• 应用场景：光纤通信系统激光器功率计算
• 解题技巧：直接套用记忆的对应关系
• 正确答案：C（20dBm）

4）例题:光纤损耗系数计算

• 解法1：对比感觉法：
  • 利用已知的AP功率差值（7dB对应5倍功率变化）
  • 题目中功率衰减50%（2倍关系）→ 衰减值应<7dB
  • 排除C(10dB)和D(30dB)选项，猜测是A或者B
• 解法2：公式法：
  • 损耗系数公式：a=10/L∗lg⁡(Pi/Po)
  • 代入Pi/Po=2，L=10km→a≈0.3dB/km
• 记忆要点：两种解法都要掌握，特例对比法可快速排除错误选项
• 正确答案：B（0.3dB/km）

5）例题:双绞线链路工作距离

• 第69题：
  • 计算逻辑：最大距离=总衰减/单位衰减
  • 公式：距离=20dB/(0.7dB/km)=28.6km
• 第70题：
  • 计算逻辑：单位衰减=总衰减/距离
  • 公式：衰减系数=20dB/100km=0.2dB/km
• 易错提醒：不要被复杂表述迷惑，本质是简单除法运算
• 正确答案：(69)C (70)B

6）光缆故障处理流程

• 检测流程：
  • 光功率计：初步检测光衰是否异常
  • OTDR：精确定位故障点位置
• 处理方法：
  • 光纤断裂必须使用熔接机熔接
  • 禁止使用胶带缠绕等临时措施
• 设备区分：
  • 光功率计：测量光信号强度
  • OTDR：定位故障点距离
• 正确答案：(1)D (2)C (3)B

3.知识小结

二、网络故障诊断与排查

1. 故障排查思路

一般性故障排查模型（不是解决所有网络故障时必须严格遵守的步骤）

• 故障定义: 首先明确故障现象，如无法上网、访问速度慢等。
• 收集信息: 详细收集故障信息，可能包括用户反馈、设备日志等，且信息收集是一个循环过程。
• 分析原因: 根据故障现象和收集的信息，分析可能的原因，如电脑故障、网线损坏、病毒攻击等。
• 建立行动计划: 针对分析出的原因，制定具体的行动计划。
• 实施行动计划: 执行计划并观察结果，如更换网线、检查电脑等。
• 现象消失与观察结果: 若故障现象消失，则问题解决，建立经验库；否则，需重新收集信息并分析原因。
• 重复进程与终止进程: 问题解决则终止进程，否则重复上述步骤直到问题解决。

2. 层次化故障排查

层次化思路: 按照TCP/IP模型的层次进行网络故障排查，从下到上，物理层到应用层逐层检查。

• 物理层: 检查网线连接(水晶头、网线长度等)。
• 数据链路层:
  • 检查网卡驱动安装情况，如通过拼127.0.0.1检查网卡TCP/IP协议栈是否正常。
  • 跨厂商对接需要速率协商，检查速率是否正常
• 网络层: 检查IP地址获取情况，以及PC到网关、网关到OA服务器的连通性。
• 应用层: 若网络通信无问题，则检查OA服务等应用系统是否正常。

3. 应用案例

1）例题:路由器ping不通原因

• 审题过程: 四台路由器配置正确，OSPF邻居关系建立，但R1无法ping通R4的Loopback0接口。
• 原因分析: OSPF区域3和骨干区域0没有直连，导致R1无法学习到R4的路由。
• 解决方案: 在R1和R2之间配置虚连接(vlink)，临时解决区域3和区域0的路由打通问题。长期解决方案是将区域3移动到与骨干区域直连的位置。
• 考点: OSPF区域连接性、虚连接配置、路由学习原理。
• 易错点: 忽略OSPF区域必须与骨干区域直连的原则，或误解虚连接为永久解决方案。

4.知识小结