2.5 IP地址故障诊断与排除
在计算机网络中，总是会碰到一些网络故障导致网络不通，而其中一些网络故障是由IP编址错误导致的。因此，学会排除IP编址故障是必须掌握的一项重要技能。本节介绍思科设备排除IP编址故障的方式，以图2.9为例。
第一步：打开命令提示符，ping 127.0.0.1。这是诊断（环回）地址，如果ping操作成功，则说明IP栈初始化了；如果失败，说明IP栈出现了故障，需要在主机上重新安装TCP/IP，如图2.10所示。
图2.9 IP寻址排错1
图2.10 ping 环回地址
第二步：在命令提示符窗口中，ping当前主机的IP地址。如果成功，说明网络接口卡（NIC）正常；如果失败，则说明 NIC 出现了故障，这一步成功并不意味着电缆插入了网卡，只意味着主机的IP协议栈能够与网卡通信，如图2.11所示。
第三步：在命令提示符窗口中，ping默认网关（路由器）。如果成功，说明网卡连接到了网络，能够与本地网络通信；如果失败，则说明本地物理网络出现了故障，该故障可能位于网卡到路由器之间的任何地方，如图2.12所示。
图2.11 ping 主机IP
图2.12 ping 网关
第四步：如果第一步到第三步都成功，则尝试ping远程服务器。如果成功，说明本地主机和远程服务器能够进行IP通信，且远程物理网络运行正常，如图2.13所示。
图2.13 ping 远程地址
如果第一步到第四步成功了但用户仍不能与服务器通信，则可能存在某种名称解析问题，需要检查域名系统（DNS）设置。如果ping远程服务器时失败，便可确定存在某种远程物理网络问题，需要对服务器执行第一步到第三步，直到找到问题所在。
除了ping命令外，还有一些基本命令有助于排除个人计算机和路由器中的网络故障。
traceroute：使用TTL超时和ICMP错误消息，显示前往某个网络目的地时所经路径上的所有路由器。该命令不能在命令提示符窗口中使用。
tracert：功能与traceroute相同，是Windows PC的命令，在路由器上无效。
arp -a：在Windows PC中显示IP地址到MAC地址的映射。
show ip arp：功能与arp -a相同，但用于路由器中显示ARP表。
ipconfig -all：在Windows PC中显示网络配置。
在执行了 4个基本的故障排除步骤并确定存在问题之后，需要找出并修复问题，而这些问题有可能是主机、路由器，以及其他网络设备配置了错误的IP地址、子网掩码或默认网关。
来看一个案例。如图2.14所示，销售部的一位用户给网络管理员打电话，说无法访问市场营销部的服务器A，网络管理员问他能否访问市场营销部的服务器B，他说不知道，因为他没有登录该服务器的权限，网络管理员该如何解决这个问题？
图2.14 IP寻址排错2
如果按前面介绍的 4个步骤排除故障，发现前三步都成功了，但第四步失败了，说明网络故障出现在路由器A到服务器这之间的某一处。查看拓扑图，首先路由器A和路由器B之间的WAN链路使用的子网掩码为/27，即 255.255.255.224，得知所有网络都使用该掩码，因此可以确定合法的子网有32、64、96、128等。销售部属于子网32，WAN链路属于子网96，市场营销部属于子网64，由此可以确定每个子网的合法IP范围。
销售部 LAN为192.168.1.33～192.168.1.62，广播为192.168.1.63。
市场营销部 LAN为192.168.1.65～192.168.1.94，广播为192.168.1.95。
WAN链路为192.168.1.97～192.168.1.126，广播为192.168.1.127。
最后发现是路由器B的IP地址配置不正确，因为这是子网64的广播地址，不是合法的主机地址。
再来看一个案例，如图2.15所示，销售部LAN中的一位用户无法访问服务器B，网络管理员问她能否访问市场营销部的服务器B，已经执行了故障诊断的4个基本步骤，发现该主机可以与本地网络相互通信，但是不能与远端网络进行通信。如何解决这个问题？
图2.15 IP寻址排错3
如果使用相同的步骤解决这个问题，可以看到 WAN 链路提供的子网掩码使用的是/29，即255.255.255.248，要解决这个问题，需要推断出合法的子网、广播地址和合法的主机范围。248掩码的块尺寸为8（255-248=8），因此，子网起始于8的整数倍，通过该图示可以看出，销售部的LAN在子网24中，WAN链路在子网40中，而市场营销部的LAN在子网80中。销售部的合法主机范围是25～30，而且配置正确，WAN链路的合法范围是41～46，这明显是没有问题的，80子网的合法主机范围是81～86。由于下一个子网是88，故其广播地址为87，而服务器B则被配置在这个子网的广播地址上。
IP地址故障诊断与排除总结：牢记4个故障排除步骤：ping 环回地址、ping NIC、ping 默认网关以及ping 远程设备。在执行4个排除步骤之后，必须能够在拓扑结构图中找出错误的IP编址。利用其他命令辅助排除故障，如tracert（Windows DOS命令）、traceroute（思科路由器）、ipconfig –all （Windows DOS命令）、arp –a（Windows DOS命令）。