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自上世纪八十年代以来,随着网络的高速发展,在金融、教育等众多领域得到了越来越深入的应用。网络应用的深入,在提高工作效率的同时,也加深了各个行业对网络的依赖性,以至一旦出现故障,便会造成难以预计的损失。因此,有效的网络故障检测方法显得尤为重要。但是,由于网络协议和环境的复杂性,使得有效的网络故障检测方法设计成为一个难点问题。本文以设计和实现一套能够自动检测网络故障的方法为目标,使用TCP/IP模型作参考,针对链路层和网络层,在分析层次功能和重要网络协议的基础上,对各层常见的23种网络故障的产生原因进行了深入分析,并设计和实现了检测方法。其中,为了能够实现网络故障自动检测,在实现上参考了专家系统思想,使用了CLIPS专家系统工具。主要工作和成果如下:(1)网络故障检测方法设计与实现的总体设计。以TCP/IP模型中的链路层和网络层的协议为线索,分析网络故障检测的设计需求,确定检测方法设计的总体架构。在专家系统中选择速度优良且便于移植的CLIPS,作为检测方法实现的专家系统工具。(2)网络故障检测方法设计。按照TCP/IP模型自下往上的顺序,针对链路层和网络层设计故障检测方法。其中,链路层围绕错误帧和ARP协议设计了7种故障检测方法;网络层围绕IP协议和ICMP协议设计16种故障检测方法。其中,由于IP分片和重组技术的复杂性,导致分片丢失的检测成为一个难点。本文设计的通过虚拟分片重组进而检测分片丢失的方法,既高效解决了分片丢失的检测,又避免了繁琐的分片数据处理,具有较好的实用性。(3)基于专家系统的网络故障检测方法的实现。介绍了专家系统的基本思想,分析了CLIPS专家系统工具的工作模式,并选取IP分片丢失检测法等3种典型的故障检测方法的实现,说明了如何使用CLIPS专家系统实现网络故障检测。