Linux网络连接故障排除(上)

 　一、Linux网络结构特点
　　由于Linux是在Internet上发展成熟的操作系统，因此，它具有与生俱来的网络功能，特别在Internet和Intranet的功能上有明显优势。但是由于Linux的桌面应用和Windows的差距，除了一些Linux专门实验室之外大多数企业应用Linux系统时:往往是Linux和Windows或Unix等操作系统共存形成异构网络。掌握Linux TCP/IP的网络模型（见图－1所示），掌握OSI网络模型、TCP/IP模型及相关服务对应的层次对于Linux网络故障分析与排除是非常重要的。据统计，Linux网络故障有35％在物理层、25％在数据链路层、10％在网络层、10％在传输层、10％在对话、7％在表示层、3％在应用层。由此可以看出，网络故障通常发生在网络七层模型的下三层，即物理层、链路层和网络层。对应于实际网络也就是使用的网络线缆、连接模块、网卡、交换机、路由器等设备故障。这些故障可能因为硬件的质量或性能、磨损老化、人为误操作、不正确的网络协议设置、管理问题、Linux软件的BUG、系统受到黑客攻击和Linux病毒等原因造成。OSI的层次结构为网管员分析和排查故障提供了非常好的组织方式。由于各层相对独立，按层排查能够有效地发现和隔离故障，因而一般使用逐层分析和排查的方法。


图－1 Linux TCP/IP四层模型和OSI七层模型对应
　　把OSI七层模型和Linux TCP/IP四层网络模型对应，然后将各种网络协议也规档，这样有利于网络故障的排除。TCP/IP模型各个层次的功能和协议见表－1。
　　　

　 
　　
　　需要重点说明的是: TCP/IP与OSI最大的不同在于OSI是一个理论上的网络通信模型，而TCP/IP则是实际运行的网络协议。图2示出TCP/IP的主要协议分类情况。

图－2



图－3 Linux网络拓扑图 
　　丛图3中可以看出这是一个典型的中型Linux异构以太网络。包括各种服务器、防火墙。网络节点在300个左右，对于这个网络故障应当丛网络硬件传输问题开始，然后检查软件设定问题。
　　二、Linux网络故障
　　1.网络硬件传输问题
　　网络硬件传输问题引起的故障主要指连通性故障。
　　（1）网络线缆　
　　在图－3中可以发现，网络接口设备中使用最多的是网络线缆　。由于网络线缆　经常接在墙角和门缝处，有可能被压坏。所以，需要注意网线是否因被截断、网线过度扭曲变形、自制网络接头（如RJ-45跳线头）品质不良造成讯号不良；网络接头与设备（如集线器、路由器、交换机）接触不良等。网络线缆的检测通常使用网络线缆测试仪。它主要用于测试目前大家常用的遮敝式双绞线、非遮敝式双绞线及同轴缆线等。一般来讲网络线缆测试仪都有侦测缆线错误状态功能，网线是否开路，是否短路以及相反、交叉、分离等即可就可辨别，同时在一定的范围内还可量测缆线的长度，更主要的是用它来核对双绞线末端到末端连接是否符合 EIA/TIA 568商业建筑电信布线标准。　 
　　（2）网卡、集线器、路由器、交换机、ADSL调制解调器等网络硬件设备 
　　1、网卡不稳定、品质不佳，或者与整体系统的兼容性不佳； 各网络设备的接触不良，造成讯号衰减； 网络设备使用方法不良，造成设备功能衰减等都会造成传输问题。网卡的检测可以通过网卡的Link灯代表网线的好坏或者与Hub的连接是否正确，网卡的100M灯代表是否是100M连接。 
　　2、高品质的路由器、交换机一般都有液晶显示菜单，实时显示运行状态，可以从中看出设备的故障情况。大部分网络设备的物理层的信息虽然标识一样，但在细节上很不相同，需要仔细研读产品说明书来了解。另外可以在交换机上观察各以太口上获得的MAC地址来判断故障。链路层的信息一般和物理层的信息交织在一起，除非出现误码率高和设备运行状态不稳定等，都不需要对链路层进行排障。 
　　3、ADSL调制解调器:POWER: 当ADSL路由器接上电源后，电源LED指示灯会亮起。如果LED指示灯熄灭的话，请检查您的电源接线是否正确。STATUS: 当ADSL Modem与局端设备握手时会闪烁，连线后会常亮。LINE 当广域网线路联通时，指示灯会亮起；在线路有数据传送时会闪烁。PC 局域网联机LED指示灯。当联机上以太网时，此灯会亮起；在未连接以太网时，此灯是熄灭的。以太网有数据传输时闪烁。 TEST 测试用，常灭。 
　　（3） 网络设备配置的规则 
　
　　各个网络设备的配置都是有规则的。太长的网络线会造成讯号的衰减，导致网络联机的时间太长甚至无法联机。 例如100兆以太网要遵守5-4-3-2-1网络标准：5-最多有5个网段且干线总长最大为2469m。4-最多连4个中继器。 3-其中3个干线段上连工作站，一个干线最多100个工作站，中继器相当于一个工作站，干网的每一端均需50欧姆的端界器，其中一个必须接地。2-有两个网段只用来扩长而不连任何工作站，1-由此组成一个局域网，工作站到收发器最大距离50m，收发器最小间距2.5m。
　　（4）UPS电源 
　　UPS电源是一个容易被忽视的环节。由于核心路由器、大型交换机、基带式“猫”等网络设备对电压和接地都非常敏感，因此，对于这些网络，应当使用性能优良的在线式UPS作为供电电源，对于服务器10个以上,节点在300个以上的中型网络最好使用10000W功率以上的，从而可以将所有的网络设备都连接在同一电源，避免不同设备间的电压差别。此外，机房和机柜要有非常好的接地措施，并为所有设备建立一条地线保证接地电压相同，确保网络设备正常进行。
　　2.软件问题 
　　（1）网卡的IP地址设定错误 

　　网卡是Linux网络中的最常用设备，通常Linux服务器要安装两块以上网卡。网卡IP地址的设定不当是导致网络故障的最常见原因。例如，同一个IP在同一个网段中出现造成IP冲突、子屏蔽网络设定错误等。 
　　（2）路由问题（Router） 

　　这方面的问题出在网关的设定错误，或者是路由设定不正确，导致资料封包没有办法顺利地送出去。路由器是 
　　（3）网络负荷问题（Loading） 

　　当黑客对网络实施拒绝服务攻击时，同时有大量的信息包涌服务器或交换机和路由器，就有可能造成网络的停顿甚至挂起。许多Linux网络故障是由于Linux服务器遭到系统攻击引起的。
　　（4）NAT问题 
　　NAT 无法正确的工作原因有很多，不过，如果您确定您的局域网络联机已经正常，而且主机可以正确的连上 Internet，另外，客户端的 DNS 设定也是正确的，那么可能发生的问题大概就是没有将转发功能打开，使用命令： 
　　＃echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward 
　　如果使用采用iptables作为NAT服务器接入网络，还要通过NAT将内网IP转换为外网IP，隐藏内部网络 
　　iptables -t nat -A POSTROUTING -o eth0 -p tcp --dport 110 -j SNAT --to-source 202.112.133.119 
　　iptables -t nat -A POSTROUTING -o eth0 -p udp --dport 110 -j SNAT --to-source 202.112.133.119 
　　其中：该入服务器的eth0接口连外网，IP地址为202.112.133.119。eth1接口连局域网，IP地址为192.168.0.1；局域网内部有一台Web服务器，IP地址为192.168.0.100。 
　　（5）其它 

　　防火墙是Linux网络安全的关键部件，能够探测和阻挡的攻击。以Redhat Linux为例安装时已经内至三种不同级别（标准、高、无防火墙）的防火墙。有时候选择最高级别防火墙会让一些通信端口被防火墙挡住了，造成无法执行某些网络资源。如果没有指定具体情况,系统应用默认的防火墙级别即高级别防火墙,是指系统指允许DHCP网络链接、技术消息服务（IRC）和实时音频处理。中级别防火墙禁止运行远程会话、远程NFS 、FTP、SSH、HTTP、Telnet和端口好低于1023的如何连接。
　　对于如何选择你自己的安全级别，要从您的工作需求决定。如果你目前只是学习Linux基础知识和编程，可以将级别降低一下，一旦你准备将企业应用或关键应用放到Linux平台上时，则应提高安全级别。另外在代理服务器（Squid）、文件服务器（Samba）等故障中也要考虑防火墙设定问题。
　　另外Linux内核存在的漏洞问题；应用程序中BUG；以及不同的操作系统的兼容性问题；设备驱动的缺少也是发生Linux网络故障的原因。