Использование Ping и Traceroute

Router4#show arp

По прошествии определенного периода времени сведения о неполноте удаляются из ARP-таблицы. Пока соответствующий MAC-адрес отсутствует в ARP-таблице, выполнение команды ping будет заканчиваться неудачей в результате "неудачной инкапсуляции".

Задержка

По умолчанию если ответ от удаленного оконечного сетевого устройства не получен в течение двух секунд, то выполнение команды ping заканчивается неудачей:

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 0 percent (0/5)

В сетях с низкой скоростью передачи данных или с большой задержкой двух секунд времени ожидания может оказаться недостаточным. Это значение по умолчанию можно изменить с помощью выполнения расширенной команды ping:

Router1#ping
Protocol [ip]:
Target IP address: 12.0.0.2
Repeat count [5]:
Datagram size [100]:
Timeout in seconds [2]: 30
Extended commands [n]:
Sweep range of sizes [n]:

Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 12.0.0.2, timeout is 30 seconds:
!!!!!
Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 1458/2390/6066 ms

В вышеприведенном примере увеличение времени ожидания привело к успешному выполнению команды ping.

Примечание. Среднее время приема-передачи составляет более двух секунд.

Исправление адреса-источника

В данном подразделе приведен пример типичной ситуации:

На маршрутизаторе 1 добавлен интерфейс LAN:

Router1(config)#interface e0
Router1(config-if)#ip address
Router1(config-if)#ip address 20.0.0.1 255.255.255.0

Из узла локальной сети (LAN) можно выполнить команду ping для маршрутизатора 1. Команду ping можно направить с маршрутизатора 1 на маршрутизатор 2. Но к маршрутизатору 2 невозможно применить команду ping из узла локальной сети (LAN).

Можно посылать пакеты проверки связи с маршрутизатора 1 на маршрутизатор 2, так как по умолчанию IP-адрес исходящего интерфейса используется в качестве адреса источника в ICMP-пакете. Маршрутизатор 2 не располагает сведениями об этой новой локальной сети (LAN). Если маршрутизатор должен ответить на пакет приходящий из этой сети, то он не знает как обрабатывать этот пакет.

Router1#debug ip packet
IP packet debugging is on
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 = 4/7/9 ms
Router1#

Jan 20 16:35:54.227: IP: s=12.0.0.1 (local), d=12.0.0.2 (Serial0), len 100, sending
Jan 20 16:35:54.259: IP: s=12.0.0.2 (Serial0), d=12.0.0.1 (Serial0), len 100, rcvd 3

Выходные данные из вышеприведенного примера работают, потому что адрес источника отправляемого пакета равен s = 12.0.0.1. Если необходимо смоделировать пакет, поступающий из локальной сети, то следует использовать расширенную команду ping:

Router1#ping
Protocol [ip]:
Target IP address: 12.0.0.2
Repeat count [5]:
Datagram size [100]:
Timeout in seconds [2]:
Extended commands [n]: y
Source address or interface: 20.0.0.1
Type of service [0]:
Set DF bit in IP header? [no]:
Validate reply data? [no]:
Data pattern [0xABCD]:
Loose, Strict, Record, Timestamp, Verbose[none]:
Sweep range of sizes [n]:
Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 12.0.0.2, timeout is 2 seconds:

Jan 20 16:40:18.303: IP: s=20.0.0.1 (local), d=12.0.0.2 (Serial0), len 100, sending.
Jan 20 16:40:20.303: IP: s=20.0.0.1 (local), d=12.0.0.2 (Serial0), len 100, sending.
Jan 20 16:40:22.303: IP: s=20.0.0.1 (local), d=12.0.0.2 (Serial0), len 100, sending.
Jan 20 16:40:24.303: IP: s=20.0.0.1 (local), d=12.0.0.2 (Serial0), len 100, sending
Jan 20 16:40:26.303: IP: s=20.0.0.1 (local), d=12.0.0.2 (Serial0), len 100, sending.
Success rate is 0 percent (0/5)

Теперь исходным адресом является IP-адрес 20.0.0.1, который не функционирует! Пакеты могут быть переданы, но ответа на них не поступает. Для устранения этой проблемы необходимо добавить маршрут к IP-адресу 20.0.0.0 в маршрутизаторе 2.

Основное правило состоит в том, что устройству, получившему запрос о проверке доступности, должен быть известен способ отправки ответа источнику этого запроса.

Команда traceroute

Traceroute — это служебная компьютерная программа, предназначенная для определения маршрутов следования данных в сетях TCP/IP. Traceroute может использовать разные протоколы передачи данных в зависимости от операционной системы устройства. Такими протоколами могут быть UDP, TCP, ICMP или GRE. Компьютеры с установленной операционной системой Windows используют ICMP-протокол, при этом маршрутизаторы Cisco - протокол UDP.

Команда traceroute используется для отыскания маршрутов, которые будут использоваться при передаче пакетов к сетевому узлу назначения. Устройство (например, маршрутизатор или персональный компьютер) отправляет последовательность UDP-дейтаграмм на недопустимый адрес порта на удаленном хосте.

Отправляются три дейтаграммы со значением поля TTL (время существования) равным единице. Значение времени существования равное единице означает, что дейтаграмма перестанет существовать после достижения первого маршрутизатора на маршруте, а затем этот маршрутизатор отправит ICMP-сообщение о превышении времени существования, указывающее на истечение времени существования.

Теперь отправляются другие три UDP-сообщения со значением времени существования равным двум, что является причиной, по которой второй маршрутизатор возвращает ICMP-сообщение о превышении времени существования. Этот процесс продолжается до тех пор, пока пакеты не достигают другого пункта назначения. Так как эти дейтаграммы пытаются получить доступ к неверному порту на узле назначения, то этот узел возвращает ICMP-сообщения о недоступном порте. Это событие сигнализирует о необходимости завершить выполнение программы Traceroute.

После этого необходимо записать источник каждого ICMP-сообщения о превышении времени существования для обеспечения трассировки пути, по которому пакет попадает к адресату.

В нижеприведенной таблице содержатся символы, которые могут отображаться в результате выполнения команды traceroute.

Текстовые символы IP-трассировки

Пропускная способность

С помощью команд ping и traceroute можно получить время приема-передачи (RTT). Это время, необходимое для отправки эхо-пакета и получения ответа. Полезно иметь приблизительное представление о задержке в канале. Однако получаемые значения недостаточны точны для оценки пропускной способности.

Если адресом назначения является адрес самого маршрутизатора, то для этих пакетов должно быть произведено перенаправление. Процессор должен обработать данные из такого пакета и отправить ответ. Это не основная цель маршрутизатора. По определению, маршрутизатор спроектирован для маршрутизации пакетов. Ответ на запрос эхо-теста предлагается в качестве службы негарантированной доставки (best-effort – по возможности).

В качестве примера приведем результат выполнения команды ping между маршрутизатором 1 и маршрутизатором 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

Время приема-передачи (RTT) равно примерно четырем миллисекундам. После разрешения некоторых ресурсозатратных функций на маршрутизаторе 2 попытайтесь отправить команду ping с маршрутизатора 2 на маршрутизатор 1.

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 = 24/25/28 ms

Время приема-передачи (RTT) значительно выросло. Маршрутизатор 2 очень занят, а ответ на запрос проверки связи не является его первостепенной задачей.

Лучшим способом проверки пропускной способности маршрутизатора является использование трафика, проходящего через него:

После чего маршрутизатором производится быстрое перенаправление пакетов и их обработка с наивысшим приоритетом. Для иллюстрации этого вернемся к основной сети:

Произведем опрос маршрутизатора 3 с маршрутизатора 1 с помощью команды ping:

Router1#ping 23.0.0.3

Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 23.0.0.3, timeout is 2 seconds:
!!!!!
Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 32/32/32 ms

Трафик проходит через маршрутизатор 2 и быстро коммутируется.

Теперь разрешим ресурсозатратные функции на маршрутизаторе 2:

Router1#ping 23.0.0.3

Type escape sequence to abort.
Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 23.0.0.3, timeout is 2 seconds:
!!!!!
Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 32/32/36 ms

Никаких различий почти не существует. Это связано с тем, что теперь на маршрутизаторе 2 пакеты обрабатываются на уровне прерывания.

Выводы

Как показано выше, команды ping и traceroute являются очень полезными при поиске и устранении проблем доступа к сети. Кроме того, они очень просты в применении. Так как эти две команды широко используются сетевыми инженерами, то понимание принципов их функционирования является очень важным при поиске и устранении неисправностей подключения к сети.