无法上网故障排查过程及复现过程系ip冲突造成

有刚出差50天同事找来说他第一天上班，pc无法上网，让给看看哪的问题？问他网络物理状态，说没问题，就是网卡标志那里有黄色的感叹号。

无法上网可能的原因：

1、网卡连接存在物理故障

2、无法获得网关mac地址，arp -a查询不到网关mac地址，上网包无法发出。可能是dhcp获取ip失败，或者存在ip冲突，或者网卡的广播域不对，和网关不在同一广播域里。

3、dns失败，无法解析目的域名。

说他是设置的固定ip，让arp -a查一下网关192.168.209.1的mac地址，反馈没有查到，怀疑核心交换机没有响应pc的arp请求，公司交换机出过这样的问题，询问pc的mac地址，回答是下图：

决定去交换机上查一下mac地址和arp表。已知组网如下：

组网中209交换机是当二层接入交换机用，起vlan209，核心光交换机3048上起vlan209的svi子接口地址192.168.209.1作为209交换机下设备的网关。

发现在交换机的22口有这个mac地址，清一下mac地址，然后在核心网交换机去查找对应mac地址。

发现核心交换机的10G口上有这个mac地址，证明二层广播通道是正常的，排除pc的网线和网关不在同一广播域里的可能性。但却在arp缓存里找不到这个mac地址，如下图：

确定交换机的6口是209交换机的对接接口，为了确定问题，镜像一下1/1/6口的消息看看：

wireshark做预过滤，过滤ether hw D8CB.8A29.26FC。

发现这个mac地址用169.254.163.76的ip地址发出获取网关192.168.205.1的mac地址的arp消息，但没有应答消息。明显这属于网关mac地址获取失败导致的故障。

169.254.0.0/16是链路本地地址是互联网协议地址仅用于本地网络（链接）或主机连接到的点对点连接的段内的通信。路由器不转发与链路本地地址的数据包。链路本地地址可以由管理员手动或由操作系统程序来分配。它们大多使用无状态地址自动分配。在IPv4中，它们通常仅出现在当地址配置的没有外部，状态机制存在，如动态主机配置协议（DHCP失败），或者当另一个初级配置方法未能实现（ip冲突）。

网卡ip变成169.254.x.x，一种情况是是pc的网卡启动或者dhcp续租成功时，检测到环境中存在ip冲突，操作系统为保护起见分配的保留ip地址。此地址不是合法的地址，因此无法获取的网关的mac地址，无法实现上网等操作。路由器不响应这类消息的arp请求，这个地址无法通过路由器。

用169.254.xxx.xxx的地址发起的arp请求，网关是不处理的，所以pc无法获取网关192.168.209.1的mac地址，网关的arp表里也没有对应mac地址的arp缓存出现。他设置的是固定ip才这样的，应该是ip冲突所致，让他改成自动获取试试？

看抓包如下：

发现，dhcp过程正常通过，获得ip是192.168.209.97，核心交换机响应arp请求：

问题解决。

pc设置固定ip或者dhcp时，网卡激活i，或者dhcp获得ip后，会发三次arp探查消息，看广播域里是否有同样的ip，来检测ip冲突。特征是arp的源ip和目的mac为0。没有应答情况下，发出免费的arp消息，在这个抓包里查找一下,如下图：

免费arp的特征如下图：

免费arp的特征是源和目的ip是一样的，目的mac地址为0。

用自己的pc192.168.205.201的固定ip验证一下：

查看系统中有192.168.205.5，mac地址是 0030.18CC.7B40的ip在线，设置成这个ip抓包看一下。

设置后发现，系统托盘的网卡标志变成：

查看网络状态：

抓包里的查看过滤自身mac地址 eth.addr== 44:37:e6:8d:95:27 && arp

发现第一次进行arp探查时，就有 0030.18CC.7B40的设备发出响应。确定冲突了，此ip不能用，系统分配了169.254.57.43的ip地址，用这个ip发出同样的arp探查消息。

现在想来，一开始同事的截图里就有169.254.163.76的ip地址，而且他说的配置的固定ip192.168.209.78在核心交换机查询是其他mac地址，这样就能直接判断出是ip冲突问题，抓包走了弯路。

模拟网卡设置为自动获取的处理方式

已知，本机mac地址 44-37-E6-8D-95-27自动获取的ip地址是192.168.205.57，就把广播域里另一台笔记本设置此ip地址，本机改成自动获取后抓包如下：

dhcp后获得192.168.205.27，arp探查后，发现环境中有冲突，这是临时使用169.254.57.45的本地链路地址，pc发出dhcp的decline消息，告诉服务器此ip不可用，然后重新发起dhcp，获得192.168.205.55的ip地址。同样，三次探查没有发现冲突，使用此地址。

总结：1、无法获取网关的arp，可能是pc采用本地链路地址169.254.xx.xx,可能环境中存在ip冲突或者dhcp获得到的地址环境中有冲突。

2、对dhcp服务器，有的在offer前，会向广播域里发出arp查找消息，看是否有冲突，不冲突才给出，有的直接在ip池里找一个没使用的发出offer。pc收到这个ip，发起检查发现冲突了，客户端会发decline消息拒绝此ip，然后重新发起dhcp流程，直到获得可用ip地址。

3、pc获得网卡上电，会用自己的ip地址发出三次arp探查消息，没有冲突发出免费arp消息。有冲突，使用本地链路地址169.254.xx.xx，继续同样的流程。

4、网关不处理169.254.xx.xx的ip地址的arp消息。

5、若网卡本地连接详细信息出现两个自动配置ipv4地址，而且其中一项是169.254打头，说明ip冲突了。

6、若设备发起dhcp消息，而环境中无应答，dhcp超时失败，系统也会分配一个169.254打头的ip地址，同样发起最多三次冲突检测，但无法获取到网关mac地址。

7、dhcp服务器分配一个ip地址给一个mac地址后，会建立一个ip和mac地址的自动绑定关系，在租期内用户关机或者掉线后，没有超过租期再次接入网络，服务器会若检查到此ip没有被占用，会再次分配这个ip给这个mac地址设备使用。这个对应关系在服务器重启或服务终止后失效。当服务器收到该mac发出release消息或者再次discover消息后，绑定关系取消。超过租期没有续租的，绑定关系取消。

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