第 7 章 网络测试、运行维护和管理

1. 第7章　网络测试、运行维护和管理 知识点 网络测试、故障定位 性能优化 网络临近、运行维护 管理和网络归档 难点 网络测试 以太网的故障排错 实践技能 应用网络测试软件对所构建的网络进行测试和故障的排除 网络管理软件的应用 编写网络文档

2. 对系统进行测试便是网络设计的关键步骤之一 • 网络的维护包括两方面：排错和性能优化 • 7．1 网络测试 • 测试方法和测试工具的正确选择需要具有一定的创造性，没有一个方法或工具能完全适合所有的项目或所有的网络设计人员

3. 7．1．1测试原型网络系统 • 根据所要测试的项目的目的决定正确选择测试方法和测试工具，内容：P196 • 如果网络设备不是全新的，相应的组网方案已经得到应用，测试内容可大简化 • 如果采用的是全新的设备和网络设计方案，要求厂商进行必要的测试或提供尽可能全面的测试资料，特别是第三方的权威测试结果报告，以降低测试费用

4. 7.1.2建立和测试原型网络系统 • 原型是所设计新系统的一个初始实现，它为最终完成系统提供了一个样板。实现原型系统的能力取决于所能得到的资源支持，包括人工、设备、资金和时间等　 3种实现和测试原型系统的方法 • 作为在实验室中的测试网络 • 与正在运行的网络集成，利用空闲时间进行测试 • 与正在运行的网络集成，在正常工作时间内测试

5. 测试计划设计的内容应当包括以下方面 • 测试目标和验收标准 • 所要进行测试的种类 • 网络设备和所需的其他资源 • 测试脚本 • 测试项目的时间划分和阶段划分

6. 7.1.3网络测试工具 • 网络管理和监控工具：如HP OpenView，提示某些问题的网络事件的出现。它可以是驻留在网络设备中的应用软件 • 电缆测试仪　　　　光纤测试仪　　　网络综合分析仪

7. 建模和仿真工具 　　　仿真是在不建立实际网络的情况下，使用软件和数学模型来分析网络行为的过程。利用仿真工具，能据测试的目标开发一个网络模型，来估计网络性能，对各种网络实现的方法之间的差异进行比较。仿真工具使得选择比较的空间变得更大，特别适合于实现和检查一个扩展的原型系统。一个好的仿真工具昂贵，技术复杂，要求工具开发人员精通统计分析和建模技术，而且还要对计算机网络有所了解。 • 服务质量和服务级别管理工具 　　　服务级别管理工具是一种较新型的工具，主要用来分析网络应用的端到端性能。

8. 7．2 故障定位 • 故障定位是在一个给定的系统中检测、隔离和修理故障的过程。 7．2．1故障定位的基本步骤 • 对于一个动态的系统，故障定位是如何在许许多多的部件中隔离出故障部件来 • 确定问题的实际性质、隔离问题的原因、解决问题 • 在这些步骤之前，把所有的问题都记下来!当开始着手进行故障定位，进而排除故障的步骤时就应该开始做笔记，而不是在事情做完之后才来做。

9. 1．识别故障现象 图中给出了一个在诊断网络问题时，使用一个循环诊断网络问题的过程

10. 2．对故障现象进行详细描述 　　　一旦对故障现象都收集到了，就可以依赖经验进行列举进而形成一个假设。 3．列举可能的错误形成假设 4．隔离问题的原因 5．验证假设 6．得出结论 7．解决问题

11. 7．2．2故障恢复 1．故障查找的一般规则 　　查找以太网故障的以下5个操作步骤。 • 收集所有可以收集到的有价值的信息，分析故障的现象。 • 将故障定位到某一特定的网段、单一独立功能组(模块)、某一用户。 • 确认是特定的硬件故障还是软件故障。 • 定位与修复故障。 • 验证故障的排除。 2．故障查找应注意的事项 　　为避免被假象误导，在使用“故障定位”中所讲技术基础上，结合以下两个步骤： • 沿网段多做几次测试 • 提高测试质量，测试的同时要把测试仪器设置成至少可同时发送较低的流量。 　　由于增加了网络流量，微小的和间歇性的物理层问题会被暴露出来。

12. 3．典型的网络故障——不能访问服务器或某项服务 3．典型的网络故障——不能访问服务器或某项服务 • 本地故障 • 全局问题 　通常在同轴网中的物理层故障会导致灾难性的网络故障。使用“二分法”来查找这类故障是可以很快定位解决的。但间歇性的故障是比较难以隔离的。 4．排除电缆故障 • 目测连接性 • 受损的电缆或连接部件 • 连接脉冲极性问题 • 检查链路层的问题 • 客户服务器连接的完整性

13. 5．典型的网络故障——网络响应慢或性能差 　　 首先确定是否与网络介质有关的故障，是一个工作站、一个服务器还是服务的问题。从其他工作站去访问同样的服务器或服务，并询问本段网络或其他网段上的用户。如果问题与介质无关，确定是否与软件有关，检查网络利用率和软件错误来查找问题。 • 碰撞问题 • 过载的网段 　　　如果利用率很高(持续峰值超过60％)而碰撞又可以接受(平均碰撞小于10％)，那么网络就饱和了。这时就应该增加网段或用路由器把网段分成较小。 • 硬件故障 • 软件故障

14. 7．3 性能优化 7．3．1服务质量(Qos) • QoS(Quality 0f Service)是网络性能的一种重要体现，它是指通过对资源的分配调度，来保证用户的特定要求。简单来说，QoS能够对数据包进行合理的排队，对含有内容标识的数据包进行优化，并对其中特定的数据包赋予较高的优先级，从而加速传输的进程，并实现实时交互

15. QoS旨在针对各种应用的不同需求，为其提供不同的服务质量，例如，提供专用带宽、减少报文丢失率、降低报文传送时延及时延抖动等。QoS提供了下述功能：QoS旨在针对各种应用的不同需求，为其提供不同的服务质量，例如，提供专用带宽、减少报文丢失率、降低报文传送时延及时延抖动等。QoS提供了下述功能： • 报文分类和着色 • 避免和管理网络拥塞 • 流量监管和流量整形 • QoS信令协议 • 控制资源 • 可裁剪的服务 • 多种需求并存 在一个网络中，要完成端到端的QoS，需要以下的3个部分 • 各网络元件(路由器、交换机等)支持QoS，提供队列调度、流量整形等功能。 • 信令技术来协调端到端之间的网络元件为报文提供Qos。 • Qos控制和管理端到端之间的报文在一个网络上的发送。

16. 7．3．2资源预留协议(RSVP)简介 • RSVP是第一个标准QoS信令协议，它使路由器能预留一定的资源支持应用程序流和它所需的QoS。它动态地建立端到端的QoS，允许应用程序动态申请网络带宽等。RSVP不是一个路由协议，它是按照路由协议规定的报文流的路径为报文申请预留资源，在路由发生变化后，它会按照新路由进行调整，并在新的路径上申请预留资源

17. RSVP具有以下的特点。 • RSVP的处理是接收方发出资源请求，按照报文发送的反向路径发送资源请求，所以 它可以满足非常大的多播组，多播组的成员也可以动态加入和退出。RSVP协议是针对多播设计的，单播可以看作是多播的一个特例。 • “软”状态。节点中预留的状态被周期的刷新，这可使RSVP的状态自动适应路由和组成员的变化以及资源预留修改。 • 路由和资源预留分离。

18. 7．3．3服务模型 • 服务模型指的是一组端到端的QoS功能，通常QoS提供以下3种服务模型。 • Best Effort service • Integrated Service(Intserv) • Differentiated Service(Diffserv) 1．Best-Effort service模型 • 是一个单一的、最简单的服务模型。应用程序可以在任何时候，发出任意数量的报文，而且不需要事先获得批准，也不需要通知网络。网络尽最大的可能性来发送报文，但对时延、可靠性等性能不提供任何保证。 • Best-Effort service模型是现在Intemet的默认服务模型，它适用于绝大多数网络应用，如FIP、E-Mail等服务，它通过先进先出(FIFO)队列来实现。

19. 先进先出队列示意图

20. 2．Integrated Service（综合服务）模型 • Integrated Service指的是综合服务模型，它可以满足多种QoS需求。这种服务模型在发送报文前，需要向网络申请特定的服务。应用程序首先通知网络它自己的流量参数和需要的特定服务质量请求，包括带宽、时延等，应用程序一般在收到网络的确认信息，即确认网络已经为这个应用程序的报文预留了资源后，才开始发送报文。同时应用程序发出的报文应该控制在流量参数描述的范围以内。 • Integrated Service可以提供以下两种服务： • 保证服务 • 负载控制服务

21. 3．Differentiated Service（区分服务）模型 • Differentiated Service可以满足不同的QoS需求。它不需要信令，即应用程序在发出报文前，不需要通知路由器。可以用不同的方法来指定报文的QoS，如IP包的优先级，报文的源地址和目的地址等。它通过下列技术来实现： • 约定访问速度 • 队列技术 4．Intserv与diffserv之间的互通 • 在IP骨干网采用Diffserv体系结构，在边缘网采用Diffserv或Intserv体系结构

22. 7．3．4信令 • 信令技术给网络通信的两端和网络的中间节点提供了一种方法，让它们向相邻的网络节点请求对一类报文的特殊处理。信令技术包括带内(in-band)和带外(out-band)信令两种技术。带内信令使用的是IP优先级，通过每个IP包携带的IP优先级，通知网络节点为这个报文提供相应服务。带外信令则是通过一个独立的协议RSVP来为不同的报文流申请网络资源。IP优先级和RSVP协议为端到端的QoS信令提供了灵活的解决方案。IP优先级这种信令应用于DifferentiatedService，而RSVP则应用于Integrated Service

23. 7．3．5报文分类 • 报文分类是将报文划分为多个优先级或多个服务类，例如，使用IP报文头的TOS字段(Type of Service)的前3位(即优先权子字段)，可以将报文最多分成8类。 • 报文分类使用ACL和IP优先级技术

24. 7．3．6拥塞管理 1．拥塞和拥塞管理 • 拥塞管理是指网络在发生拥塞时，如何进行管理和控制。处理的方法是使用队列技术。常用的队列有先进先出队列(FIFO)、优先队列(PQ)、定制队列(CQ)、加权公平队列(WFQ)等

25. 2．拥塞管理技术 　　　对于拥塞的管理，一般采用排队的技术，使得报文在路由器中按一定的策略暂时排队，然后再按一定的调度策略把报文从队列中取出，在接口上发送出去。分为： • 先进先出队列(FIFO，First In First Out Queueing) • 优先队列(PQ，Priority Queuein~) • 定制队列(CQ，Custom Queueing) • 加权公平队列(WFQ，Weighted Fair Queueingj • 基于类的加杈公平队列(CBWFQ。Class Based Wei~ted Fair Oueuein~)

26. 加权公平队列示意图

27. 3．拥塞避免 • 为了避免因拥塞造成提出报文丢失，队列可以采用加权随机早期检测WRED(Weighted Random Early Detection)的报文丢弃策略 • (WRED与RED的区别在于前者引入口优先权来区别丢弃策略)。

28. 7．3．7流量监管与流量整形 • 流量监管的典型作用是限制进人某一网络的某一连接的流量与突发。如某个连接的报文流量过大，流量监管就可以对该报文采取不同的处理动作，例如，丢弃报文，或重新设置报文的优先级等。可以使用约定访问速度(CAR)来限制某类报文的流量。 • 流量整形的作用是限制流出某一网络的某一连接的流量与突发，使这类报文以比 • 较均匀的速度向外发送。流量整形通常使用缓冲区和令牌桶来完成， 1．约定访问速度(CAR，Committed Access Rate) 2．通用流量整形(GTP)

29. 3．8物理接口总速率限制 • 利用物理接口总速率限制可以在一个物理接口上，限制接口发送报文的总速率。相比较于约定访问速度(cAR)，能够限制在物理接口上通过的所有报文。约定访问速度(CAR)由于在IP层实现，对于不经过IP层处理的报文不起作用。

30. 7．3．9多协议标记交换(MPLS) 1.MPLS简介 MPLS是基于标记的口路由选择方法。这些标记可以被用来代表逐跳式或者显式路由，并指明服务质量(QoS)、虚拟专用网以及影响一种特定类型的流量(或一个特殊用户的流量)在网络上的传输方式的其他各类信息。 • 将口包传送至MPLS设备。 • MPLS设备为包定义最佳线路，并在广域网上进行传送。同时，它还给每个包贴上 MPLS标记。在广域网上的每一跳，路由器或交换机只查看MPLS标记并将包继续转发下去。MPLS设备将包转送到另一个合适的目的地，或将包重新贴上标记后传递到新的目的地。 MPLS协议实现将第3级的包交换转换成第2级的交换。 2．MPLS的应用 • 虚拟专用网(VPN) • 流量工程 • 与ATM集成

31. 7．3．10 IP组播 1．IP组播简介 • 一个开发工作组有很多人需在不同的地点协作并经常交换信息。在组的规模较小时，只需点对点交换信息即可。如果组的规模比较大，点对点交换信息不管对网络还是对信息发送者，都是一种负担，因为它的代价昂贵。为此，引进了IP组播的概念 • 通过使用特定的IP组播地址，按照最大投递的原则，将IP数据报传输到一个组播群组的主机集合。当需要向一组人发送数据时，不必向每一个人都发送数据，只需将数据发送到一个特定的预约的组地址，所有加入该组的人均可以收到这份数据。 2．组管理协议 3．加入组播组 4．退出组播组

32. 7．4 网络监控 　有3种方法可在运行时进行网络监控：定期取得基准数据、使用网络管理工具、调查用户群 • 定期取得基准数据可显示网络中通信的大致趋势，有助于通过基准了解某类通信的增长情况。通过定期取得测量结果，能够及时汇报情况，并根据情况及时地进行网络升级或增加一些必须的设备 • 使用网络管理工具，可以监测诸如链路和局域网通信等网络中的关键点 • 调查用户群可以了解网络的运行情况，从而掌握网络的性能情况和用户对网络的使用情况

33. 7．5 网络归档 • 网络文档对网络的操作和维护是非常关键。网络文档通常包括： • 需求说明书 • 通信规范说明书 • 逻辑网络设计说明书 • 物理网络设计说明书 　在这些说明书中包含着客户机和服务器的默认设置，网络操作系统和客户机操作系统的版本，网络中主要互联设备的基本信息，网络逻辑连接图，网络物理连接图，线缆和配线板信息，以及用户、用户组基本信息和信息访问权限。

34. 7.6 网络管理 • 网络管理是指网络使用期内为保证用户安全、可靠、正常使用网络服务而从事的全部操作和维护性活动 7.6.1网络管理基本概念 • 一个典型的网络管理系统包括4个要素：管理员、管理代理、管理信息数据库和代理服务器设备。前3个要素是必需的，第4个是可选的 7.6.1.1管理员 • 网络管理软件协助网络管理员完成管理整个网络的工作。网络管理软件确定网络设备、部分网络或整个网络运行的状态是否正常

35. 7.6.1.2管理代理 • 网络管理代理是驻留在网络设备（工作站、打印机或其他的网络设备）中的软件模块。它获得本地设备的运转状态、设备特性、系统培植等相关信息。管理代理软件就像是每个被管理设备的信息经纪人，它们完成网络管理员布置的采集信息的任务 • 管理代理软件所起的作用是：充当管理系统与管理代理软件驻留设备之间的中介，通过管理信息数据库（MIB）中的信息来管理该设备

36. 7.6.1.3管理信息数据库（MIB） • MIB是一个信息存储库，其中包括了数千个数据对象，网络管理员可以通过直接控制这些数据对象去控制、配置或监控网络设备。网络管理系统可以通过网络管理代理软件来控制MIB数据对象 7.6.1.4代理服务设备（Proxy） • 代理服务设备在网络管理软件和不直接支持该标准协议的系统之间起着桥梁作用。利用代理服务设备，不需要升级整个网络就可以实现从旧协议到新版本的过渡

37. 7.6.2网络管理的主要功能 • 6.2.1 配置管理 • 配置管理的目的是为了实现某个特定功能或使网络性能达到最佳。 7.6.2.2性能管理 • 性能管理的组成：性能监测和网络控制两部分 • 性能管理的功能 7.6.2.3 故障管理 • 故障管理的目的 • 故障管理的功能 7.6.2.4 计费管理 • 计费管理的目的 • 计费管理的功能 7.6.1.5 安全管理 • 安全管理的目的 • 安全管理的功能

38. 7.6.3网络管理逻辑模型 逻辑模型组成 　　由被管对象、管理进程和管理协议3部分组成

39. 2.Internet网络管理逻辑模型

40. 7.6.4简单网络管理协议（SNMP） SNMP设计原则：简单性和扩展性 SNMP管理模型

41. 3．SNMP信息模型 • 4．SNMP报文 • 5．SNMP共同体 • 6．SNMP鉴别机制

42. 7．SNMP委托代理 SNMP委托代理的应用

43. 8．SNMP操作 SNMP使用种通信原语

44. 复习提问 （1）网络监控的3种方法？ （2）网络管理系统包括哪4个要素？ （3）网络管理的主要功能？