摘 要：本文从计算机网络的基本理论入手，按照计算机网络层次化体系从低层到高层分别对物理层、数据链路层、网络层、应用层各层的特点、功能、故障排除关注点以及各层常见故障及其排除方法等进行了分析。
关键词：计算机网络；故障排除；计算机应用
随着科学技术的发展，计算机应用的普及，我们的生活发生了翻天覆地的变化。计算机网络已成为我们社会结构的一个基本组成部分。人们通过计算机网络远程办公、网上购物、与异地的朋友交流聊天、使用电子邮件收发信件等等；网络对于今天的公司或企业也已经是必不可少的，如公司内部资源的共享、视频会议、网上交易、公司业务的管理等等。
1. 计算机网络的概念
所谓的计算机网络，就是一组自治计算机互连的集合。自治是指每个计算机都有自主权，不受别人控制；互连则是指使用通信介质进行计算机连接，并达到相互通信的目的。通俗地说，计算机网络就是把分布在不同地理区域的独立式计算机以及专门的外部设备利用通信线路互连成一个规模大、功能强的网络系统，从而使众多的计算机可以方便地互相传递信息，共享信息资源。
2. 计算机网络故障及故障的排除
在排除比较复杂网络的故障时，我们常常要从多种角度来测试和分析故障的现象，准确确定故障点。网络故障极为普遍，网络故障的种类也多种多样，要在网络出现故障时及时对出现故障的网络进行维护，以最快的速度恢复网络的正常运行，掌握一套行之有效的网络维护理论、方法和技术是关键。就网络中常见故障进行分类，并对各种常见网络故障提出相应的解决方法。
2.1物理层及其故障排除
物理层(Physical Layer)是OSI参考模型的最底层或称为第一层。它并不是指物理设备或物理媒体，而是有关物理设备通过物理媒体进行互连的描述和规定。物理层协议定义了接口的4个基本功能特性，即:机械特性：说明了接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列等；电气特性：说明在接口电缆的哪根线上出现的电压应在什么范围，即什么样的电压表示I或O；功能特性：说明某根线上出现的某一电平的电压表示何种意义；规程特性：说明对不同功能的各种可能事件的出现顺序。
物理层以比特流的方式传送来自数据链路层的数据，而不去理会数据的含义或格式。同样，它接收数据后直接传给数据链路层。也就是说，物理层只能"看见O和I"，它没有一种机制用于确定自己所处理的比特流的具体意义，而只与数据通信的机械或电气特性有关。比如说：传输介质是铜质电缆、光纤还是卫星，使用什么样的物理信号来表示数字"O"和"I"，如何建立和终止通信连接:物理接口(插头和插座)有多少针以及各针的用处等。
2.2数据链路层及其故障排除
数据链路层（Data Link Layer)是OSI参考模型的第二层。它的传输单位是帧，通常帧由地址段、数据段、控制段、校验段等字段组成。数据链路层的主要作用就是通过数据链路层的协议在物理链路上实现可靠的数据传输。数据链路层的主要功能包括以下几点：数据链路的建立、维持和释放。当网络中的设备要进行通信时，通信双方必须先建立一条数据链路，同时，在传输过程中要维持数据链路，而在通信结束后要示范数据链路；数据链路层还负责对信息流量的控制。为了确保正常的收发数据，防止发送方数据过快，流量太大，导致接收方的缓存溢出，网络出现拥塞，就必须及时控制发送方发送数据的速率。数据链路层能够有效的进行差错控制。在数据链路层的传输单位"帧"传输时可以采用前向纠错和后向纠错这两种差错控制方法来实施对帧的差错控制。数据链路层采用了透明传输的方法将帧中的数据和控制信息分开而不对数据的内容进行处理。
数据链路层负责在网络层与物理层之间进行信息转输，它规定了介质如何接入和共享、站点如何进行标识、如何根据物理层接收的二进制数据建立帧。数据链路层的设备有网卡、网桥和交换机、封装的不一致是导致数据链路层故障的最常见原因，当链路带宽被过度使用往往容易引起间歇性的链接失败或网络性能下降。数据链路层常见的故障主要体现在网卡故障、交换机故障、ARP故障、VLAN故障等。
2.3网络层及网络层故障
网络层利用了数据链路层的功能，通过一个或数个通信网(数据网、电话网等)在计算机和其他终端等系统之间实现透明数据转移。网络层向上一层(传输层)提供了开放系统间端点到端点(End-to-End)之间的网络连接的建立、保持和释放。网络层提供不同网络系统间传输所需的规范，负责实现数据的分段打包与重组以及差错报告，更重要的是它负责选择信息通过网络的最佳路径。
路由器是一种典型的网络层设备。它负责在两个局域网的网络层之间按帧转输数据，转发帧时需要改变帧中的地址。一般说来，异种网络互联与多个子网互联都应采用路由器来完成。路由器的主要工作就是为经过路由器的每一个数据帧寻找一条最佳传输路径，并将该数据有效地传送到目的地站点。为了完成这项工作，在路由器中保存着各种转输路径的相关数据-路由器供路由选择时使用。地址错误和子网掩码错误是引起网络层故障最常见的原因；因特网中的地址重复是网络故障地另一个可能原因；路由协议是网络层的一部分，也是网络层故障排除重点关注的内容。
排除网络层故障的基本方法是：沿着从源到目的地的路径查看路由器上的路由表，同时检查那些路由器接口的IP地址。通常，如果路由没有在路由表中出现，就应该通过检查来弄清楚是否已经输入了适当的静态、动态路由，然后，手工配置丢失的路由或排除动态路由协议选择过程的故障以使路由表更新。
2.4 应用层及其故障排除
应用层是OSI的最高层(第七层)，专门用于应用程序的。应用层负责对软件提供接口以使程序能使用网络服务。这里的网络服务包括文件传输、文件管理、电子邮件的消息处理等。应用层直接为用户的应用进程提供服务，确定进程之间的通讯性质以满足用户需要。其协议很多，如HTTP、SMTP、FTP等在应用层检查网络故障，应重点注意计算机浏览器是否设置正确，是否启用了安全策略，
是否安装了杀毒软件并更新最新病毒库、操作系统是否打上最新补丁等等。另外，针对单独软件则具体情况具体分析。
能够正确地维护网络，并确保出现故障之后能够迅速、准确地定位问题并排除故障，对网络维护人员和网络管理人员来说是个挑战，这不但要求他们对网络协议和技术有着深入的理解，更重要的是要建立一个系统化的故障排除思想并合理应用于实践中，将一个复杂的问题隔离、分解或缩减排错范围，从而及时修复网络故障。
参考文献：
[1] 施晓秋，计算机网络技术，北京：高等教育出版社，2006
[2] 丘亮，孙亚刚著.网络安全工具及案例分析.北京：电子工业出版社，2004.4
[3] 谢希仁，计算机网络.北京：清华大学出版社，2006
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