Использование Ping и Traceroute

Минобрнауки России

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

Факультет технической кибернетики

Кафедра «Информационные и управляющие системы»

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему

«Использование Ping и Traceroute»

по дисциплине «Информационные сети»

Выполнил

студент гр.4084/13                            А.А.Сорокин

Руководитель

преподаватель                            П.Е. Шакуро

«__» __________ 2012 г.

Санкт-Петербург

2012

Введение

В данной курсовой работе рассматривается использование команд ping и traceroute.

Команда ping

Команда ping является общим методом для поиска и устранения неисправностей устройств, к которым имеется доступ.

Команда ping используется для проверки IP-адреса назначения и вывода результатов этой проверки на экран. Команда ping сообщает, ответил ли опрошенный узел и сколько времени прошло до получения ответа. Если при доставке пакета узлу назначения произошла ошибка, команда ping выводит сообщение об ошибке.

С помощью команды ping можно выполнять следующие операции.

        Обращение к своему компьютеру (по адресу, а не по имени узла) для проверки работоспособности TCP/IP. (Обращение командой ping к своему компьютеру не проверяет работоспособность сетевого адаптера.)

        Обращение к локальному маршрутизатору для проверки его работоспособности.

        Обращение за пределы локального маршрутизатора.

Эта команда использует серию эхо-пакетов протокола управляющих сообщений в сети Интернет (ICMP-протокол) для определения:

        Является ли удаленный хост активным или неактивным;

        Задержки приема-передачи при взаимодействии с хостом;

        Потери пакетов.

Команда ping сначала посылает пакет эхо-запроса на адрес, а затем ожидает ответа. Эхо-запрос может быть успешным, только если:

        эхо-запрос достигает места назначения;

        опрашиваемое устройство может отправить эхо-ответ обратно источнику в рамках заданного времени, называемого временем ожидания (тайм-аутом).

В приведенной ниже таблице перечислены возможные значения типа ICMP-протокола.

В нижеприведенной таблице содержатся сведения о символах, которые могут содержаться в результатах выполнения команды ping:

Причины неудачного выполнения команды ping

Если не удается успешно выполнить команду ping, то причиной этому могут быть:

Проблема маршрутизации

Далее приведен пример неудачного выполнения команды ping, определения проблемы и мер, необходимых для ее устранения.

Данный сценарий объясняется с помощью схемы топологии сети, приведенной ниже:

Router1#
!
!
interface Serial0
ip address 12.0.0.1 255.255.255.0
no fair-queue
clockrate 64000
!
!

Router2#
!
!
interface Serial0
ip address 23.0.0.2 255.255.255.0
no fair-queue
clockrate 64000
!
interface Serial1
ip address 12.0.0.2 255.255.255.0
!
!

Router3#
!
!
interface Serial0
ip address 34.0.0.3 255.255.255.0
no fair-queue
!
interface Serial1
ip address 23.0.0.3 255.255.255.0
!
!

Router4#
!
!
interface Serial0
ip address 34.0.0.4 255.255.255.0
no fair-queue
clockrate 64000
!
!

В приведенном ниже примере производится опрос маршрутизатора 4 с маршрутизатора 1 с помощью команды ping:
Router1#ping 34.0.0.4

Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 34.0.0.4, timeout is 2 seconds:
.....
Success rate is 0 percent (0/5)

Давайте внимательнее посмотрим на произошедшее:

Router1#debug ip packet
IP packet debugging is on
Router1#ping 34.0.0.4

Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 34.0.0.4, timeout is 2 seconds:

Jan 20 16:00:25.603: IP: s=12.0.0.1 (local), d=34.0.0.4, len 100, unroutable.
Jan 20 16:00:27.599: IP: s=12.0.0.1 (local), d=34.0.0.4, len 100, unroutable.
Jan 20 16:00:29.599: IP: s=12.0.0.1 (local), d=34.0.0.4, len 100, unroutable.
Jan 20 16:00:31.599: IP: s=12.0.0.1 (local), d=34.0.0.4, len 100, unroutable.
Jan 20 16:00:33.599: IP: s=12.0.0.1 (local), d=34.0.0.4, len 100, unroutable.
Success rate is 0 percent (0/5)

Поскольку протоколы маршрутизации не используются в маршрутизаторе 1, он не знает, куда посылать пакеты и создает сообщение о невозможности маршрутизации.

Добавим маршрутизатору 1 статический маршрут:

Router1#configure terminal
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
Router1(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 Serial0

Теперь у нас имеется:

Router1#debug ip packet detail
IP packet debugging is on (detailed)

Router1#ping 34.0.0.4
Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 34.0.0.4, timeout is 2 seconds:
U.U.U
Success rate is 0 percent (0/5)

Jan 20 16:05:30.659: IP: s=12.0.0.1 (local), d=34.0.0.4 (Serial0), len 100, sending
Jan 20 16:05:30.663: ICMP type=8, code=0
Jan 20 16:05:30.691: IP: s=12.0.0.2 (Serial0), d=12.0.0.1 (Serial0), len 56, rcvd 3
Jan 20 16:05:30.695: ICMP type=3, code=1
Jan 20 16:05:30.699: IP: s=12.0.0.1 (local), d=34.0.0.4 (Serial0), len 100, sending
Jan 20 16:05:30.703: ICMP type=8, code=0
Jan 20 16:05:32.699: IP: s=12.0.0.1 (local), d=34.0.0.4 (Serial0), len 100, sending
Jan 20 16:05:32.703: ICMP type=8, code=0
Jan 20 16:05:32.731: IP: s=12.0.0.2 (Serial0), d=12.0.0.1 (Serial0), len 56, rcvd 3
Jan 20 16:05:32.735: ICMP type=3, code=1
Jan 20 16:05:32.739: IP: s=12.0.0.1 (local), d=34.0.0.4 (Serial0), len 100, sending
Jan 20 16:05:32.743: ICMP type=8, code=0

Теперь оценим неисправности, возникающие на маршрутизаторе 2:

Router2#debug ip packet detail
IP packet debugging is on (detailed)

Router2#
Jan 20 16:10:41.907: IP: s=12.0.0.1 (Serial1), d=34.0.0.4, len 100, unroutable
Jan 20 16:10:41.911: ICMP type=8, code=0
Jan 20 16:10:41.915: IP: s=12.0.0.2 (local), d=12.0.0.1 (Serial1), len 56, sending
Jan 20 16:10:41.919: ICMP type=3, code=1
Jan 20 16:10:41.947: IP: s=12.0.0.1 (Serial1), d=34.0.0.4, len 100, unroutable
Jan 20 16:10:41.951: ICMP type=8, code=0
Jan 20 16:10:43.943: IP: s=12.0.0.1 (Serial1), d=34.0.0.4, len 100, unroutable
Jan 20 16:10:43.947: ICMP type=8, code=0
Jan 20 16:10:43.951: IP: s=12.0.0.2 (local), d=12.0.0.1 (Serial1), len 56, sending
Jan 20 16:10:43.955: ICMP type=3, code=1
Jan 20 16:10:43.983: IP: s=12.0.0.1 (Serial1), d=34.0.0.4, len 100, unroutable
Jan 20 16:10:43.987: ICMP type=8, code=0
Jan 20 16:10:45.979: IP: s=12.0.0.1 (Serial1), d=34.0.0.4, len 100, unroutable
Jan 20 16:10:45.983: ICMP type=8, code=0
Jan 20 16:10:45.987: IP: s=12.0.0.2 (local), d=12.0.0.1 (Serial1), len 56, sending
Jan 20 16:10:45.991: ICMP type=3, code=1

Маршрутизатор1 правильно отправляет свои пакеты на маршрутизатор 2, но маршрутизатор 2 не знает, как получить доступ к адресу 34.0.0.4. Маршрутизатор 2 отправляет Маршрутизатору 1 сообщение "unreachable ICMP" ("недоступный ICMP-протокол").

Теперь разрешите использование протокола маршрутизации информации (RIP-протокол) на маршрутизаторе 2 и маршрутизаторе 3.

Router2#
router rip
network 12.0.0.0
network 23.0.0.0

Router3#
router rip
network 23.0.0.0
network 34.0.0.0

Получаем:

Router1#debug ip packet
IP packet debugging is on

Router1#ping 34.0.0.4

Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 34.0.0.4, timeout is 2 seconds:

Jan 20 16:16:13.367: IP: s=12.0.0.1 (local), d=34.0.0.4 (Serial0), len 100, sending.
Jan 20 16:16:15.363: IP: s=12.0.0.1 (local), d=34.0.0.4 (Serial0), len 100, sending.
Jan 20 16:16:17.363: IP: s=12.0.0.1 (local), d=34.0.0.4 (Serial0), len 100, sending.
Jan 20 16:16:19.363: IP: s=12.0.0.1 (local), d=34.0.0.4 (Serial0), len 100, sending.
Jan 20 16:16:21.363: IP: s=12.0.0.1 (local), d=34.0.0.4 (Serial0), len 100, sending.
Success rate is 0 percent (0/5)

Это немного улучшает ситуацию. Маршрутизатор 1 отправляет пакеты на маршрутизатор 4, но не получает никакого ответа от него.

Рассмотрим, какие проблемы могли возникнуть на маршрутизаторе 4:

Router4#debug ip packet

IP packet debugging is on

Router4#
Jan 20 16:18:45.903: IP: s=12.0.0.1 (Serial0), d=34.0.0.4 (Serial0), len 100, rcvd 3
Jan 20 16:18:45.911: IP: s=34.0.0.4 (local), d=12.0.0.1, len 100, unroutable
Jan 20 16:18:47.903: IP: s=12.0.0.1 (Serial0), d=34.0.0.4 (Serial0), len 100, rcvd 3
Jan 20 16:18:47.907: IP: s=34.0.0.4 (local), d=12.0.0.1, len 100, unroutable
Jan 20 16:18:49.903: IP: s=12.0.0.1 (Serial0), d=34.0.0.4 (Serial0), len 100, rcvd 3
Jan 20 16:18:49.907: IP: s=34.0.0.4 (local), d=12.0.0.1, len 100, unroutable
Jan 20 16:18:51.903: IP: s=12.0.0.1 (Serial0), d=34.0.0.4 (Serial0), len 100, rcvd 3
Jan 20 16:18:51.907: IP: s=34.0.0.4 (local), d=12.0.0.1, len 100, unroutable
Jan 20 16:18:53.903: IP: s=12.0.0.1 (Serial0), d=34.0.0.4 (Serial0), len 100, rcvd 3
Jan 20 16:18:53.907: IP: s=34.0.0.4 (local), d=12.0.0.1, len 100, unroutable

Маршрутизатор 4 получает ICMP-пакеты и пытается отправить ответ на адрес 12.0.0.1, но так как у него нет маршрута в эту сеть, эта попытка терпит неудачу.

Добавим маршрутизатору 4 статический маршрут:

Router4(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 Serial0

Теперь он работает правильно и обе стороны имеют доступ друг к другу:

Router1#ping 34.0.0.4

Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 34.0.0.4, timeout is 2 seconds: !!!!!
Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 32/35/36 ms

Недоступность интерфейса

Эта ситуация возникает в случаях, когда интерфейс перестает работать. В приведенном ниже примере производится опрос маршрутизатора 4 с маршрутизатора 1 с помощью команды ping:

Router1#ping 34.0.0.4

Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 34.0.0.4, timeout is 2 seconds: U.U.U
Success rate is 0 percent (0/5)

Поскольку маршрутизация исправна, то устранение неполадок будет выполняться в пошаговом режиме. В начале попытаемся применить команду ping к маршрутизатору 2:

Router1#ping 12.0.0.2

Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 12.0.0.2, timeout is 2 seconds:
!!!!!
Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 4/4/4 ms

Из приведенных выше данных видно, что источник проблемы находится между маршрутизатором 2 и маршрутизатором 3. Одной из возможных причин может являться то, что последовательный интерфейс на маршрутизаторе 3 был отключен:

Router3#show ip interface brief
Serial0 34.0.0.3 YES manual up up
Serial1 23.0.0.3 YES manual administratively down down

Эта проблема легко устранима:

Router3#configure terminal
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
Router3(config)#interface s1
Router3(config-if)#no shutdown
Router3(config-if)#
Jan 20 16:20:53.900: %LINK-3-UPDOWN: Interface Serial1, changed state to up
Jan 20 16:20:53.910: %LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface Serial1, changed state to up

Проблема с протоколом разрешения адресов (ARP-протокол)

В данном подразделе приведен пример подключения через протокол Ethernet:

Router4#ping 100.0.0.5

Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 100.0.0.5, timeout is 2 seconds:

Jan 20 17:04:05.167: IP: s=100.0.0.4 (local), d=100.0.0.5 (Ethernet0), len 100, sending
Jan 20 17:04:05.171: IP: s=100.0.0.4 (local), d=100.0.0.5 (Ethernet0), len 100, encapsulation failed.
Jan 20 17:04:07.167: IP: s=100.0.0.4 (local), d=100.0.0.5 (Ethernet0), len 100, sending
Jan 20 17:04:07.171: IP: s=100.0.0.4 (local), d=100.0.0.5 (Ethernet0), len 100, encapsulation failed.
Jan 20 17:04:09.175: IP: s=100.0.0.4 (local), d=100.0.0.5 (Ethernet0), len 100, sending
Jan 20 17:04:09.183: IP: s=100.0.0.4 (local), d=100.0.0.5 (Ethernet0), len 100, encapsulation failed.
Jan 20 17:04:11.175: IP: s=100.0.0.4 (local), d=100.0.0.5 (Ethernet0), len 100, sending
Jan 20 17:04:11.179: IP: s=100.0.0.4 (local), d=100.0.0.5 (Ethernet0), len 100, encapsulation failed.
Jan 20 17:04:13.175: IP: s=100.0.0.4 (local), d=100.0.0.5 (Ethernet0), len 100, sending
Jan 20 17:04:13.179: IP: s=100.0.0.4 (local), d=100.0.0.5 (Ethernet0), len 100, encapsulation failed.
Success rate is 0 percent (0/5)
Router4#

В данном примере команда ping не работает из-за "неудачной инкапсуляции". Это означает, что маршрутизатору известно, на какой интерфейс следует отправлять пакет, но неизвестно, каким образом это сделать. В этом случае необходимо понять принцип функционирования ARP-протокола.

В основном, ARP — это протокол, используемый для сопоставления адреса второго уровня (MAC-адрес) с адресом третьего уровня (IP-адрес). Для проверки этого отображения можно использовать команду show arp:

Router4#show arp

Вернемся к проблеме неудачной инкапсуляции. Более подробные сведения об этой проблеме можно получить с помощью команды debug:

Router4#debug arp
ARP packet debugging is on

Router4#ping 100.0.0.5

Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 100.0.0.5, timeout is 2 seconds:

Jan 20 17:19:43.843: IP ARP: creating incomplete entry for IP address: 100.0.0.5
interface Ethernet0
Jan 20 17:19:43.847: IP ARP: sent req src 100.0.0.4 0000.0c5d.7a0d,
      dst 100.0.0.5 0000.0000.0000 Ethernet0.
Jan 20 17:19:45.843: IP ARP: sent req src 100.0.0.4 0000.0c5d.7a0d,
      dst 100.0.0.5 0000.0000.0000 Ethernet0.
Jan 20 17:19:47.843: IP ARP: sent req src 100.0.0.4 0000.0c5d.7a0d,
      dst 100.0.0.5 0000.0000.0000 Ethernet0.
Jan 20 17:19:49.843: IP ARP: sent req src 100.0.0.4 0000.0c5d.7a0d,
      dst 100.0.0.5 0000.0000.0000 Ethernet0.
Jan 20 17:19:51.843: IP ARP: sent req src 100.0.0.4 0000.0c5d.7a0d,
      dst 100.0.0.5 0000.0000.0000 Ethernet0.
Success rate is 0 percent (0/5)

В представленном выше результате выполнения команды показано, что маршрутизатор 4 транслирует пакеты, пересылая их на широковещательный Ethernet-адрес FFFF.FFFF.FFFF. В данном случае 0000.0000.0000 означает, что маршрутизатор 4 ищет MAC-адрес целевого устройства 100.0.0.5. Поскольку в этом примере он не знает MAC-адреса во время выполнения ARP-запроса, то он отсылает широковещательные кадры с интерфейса Ethernet 0 с адресом 0000.0000.000 в качестве шаблона и запрашивает, какой MAC-адрес соответствует IP-адресу 100.0.0.5. Если маршрутизатор не получает ответа, то соответствующий адрес в результате выполнения команды show arp помечается как неполный: