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ping 丢包或不通时如何进行链路测试

  • 作者:新网
  • 文章来源:新网
  • 更新时间:2017-07-26 15:01:32

   ping 丢包或不通时如何进行链路测试

 

  当客户端访问目标服务器出现 ping 丢包或 ping 不通时,可以通过 tracert 或 mtr 等工具进行链路测试来判断问题来源。本文先介绍了进行链路测试的相关工具,然后对测试结果分析及测试步骤进行了说明。

 

  链路测试工具介绍

 

  根据操作系统类型的不同,链路测试所使用的工具也有所不同。分别简要介绍如下。

 

  Linux 环境下链路测试工具介绍

 

  Windows 环境下链路测试工具介绍

 

  Linux 环境下链路测试工具介绍

 

  traceroute 命令行工具

  mtr 命令行工具(建议优先使用)

 

  traceroute 命令行工具

 

  traceroute 是几乎所有 Linux 发行版本预装的网络测试工具,用于跟踪 Internet 协议(IP)数据包传送到目标地址时经过的路径。

 

  traceroute 先发送具有小的最大存活时间值(Max_TTL)的 UDP 探测数据包,然后侦听从网关开始的整个链路上的 ICMP TIME_EXCEEDED 响应。探测从 TTL=1 开始,TTL 值逐步增加,直至接收到ICMP PORT_UNREACHABLE 消息。ICMP PORT_UNREACHABLE 消息用于标识目标主机已经被定位,或命令已经达到允许跟踪的最大 TTL 值。

 

  traceroute 默认发送 UDP 数据包进行链路探测。可以通过 -I 参数来指定发送 ICMP 数据包用于探测。

 

  用法说明:

 

  traceroute [-I] [ -m Max_ttl ] [ -n ] [ -p Port ] [ -q Nqueries ] [ -r ] [ -s SRC_Addr ] [ -t TypeOfService ] [ -f flow ] [ -v ] [ -w WaitTime ] Host [ PacketSize ]

 

  示例输出:

 

  [root@centos ~]# traceroute -I 223.5.5.5traceroute to 223.5.5.5 (223.5.5.5), 30 hops max, 60 byte packets 1 2 192.168.17.20 (192.168.17.20) 3.965 ms 4.252 ms 4.531 ms 3 111.1.20.41 (111.1.20.41) 6.109 ms 6.574 ms 6.996 ms 4 111.1.34.197 (111.1.34.197) 2.407 ms 2.451 ms 2.533 ms 5 211.138.114.25 (211.138.114.25) 1.321 ms 1.285 ms 1.304 ms 6 211.138.114.70 (211.138.114.70) 2.417 ms 211.138.114.66 (211.138.114.66) 1.857 ms 211.138.114.70 (211.138.114.70) 2.002 ms 7 42.120.244.194 (42.120.244.194) 2.570 ms 2.536 ms 42.120.244.186 (42.120.244.186) 1.585 ms 8 42.120.244.246 (42.120.244.246) 2.706 ms 2.666 ms 2.437 ms 9 10 public1.alidns.com (223.5.5.5) 2.817 ms 2.676 ms 2.401 ms

 

  常见可选参数说明:

 

  -d 使用Socket层级的排错功能。

  -f 设置第一个检测数据包的存活数值TTL的大小。

  -F 设置不要分段标识。

  -g 设置来源路由网关,最多可设置8个。

  -i 使用指定的网卡送出数据包。用于主机有多个网卡时。

  -I 使用ICMP数据包替代 UDP 数据包进行探测。

  -m 设置检测数据包的最大存活数值TTL的大小。

  -n 直接使用IP地址而非主机名称(禁用 DNS 反查)。

  -p 设置UDP传输协议的通信端口。

  -r 忽略普通的Routing Table,直接将数据包送到远端主机上。

  -s 设置本地主机送出数据包的IP地址。

  -t 设置检测数据包的TOS数值。

  -v 详细显示指令的执行过程。

  -w 设置等待远端主机回包时间。

  -x 开启或关闭数据包的正确性检验。

 

  mtr 命令行工具(建议优先使用)

 

  mtr (My traceroute)也是几乎所有 Linux 发行版本预装的网络测试工具。他把 ping和 traceroute 的功能并入了同一个工具中,所以功能更强大。

  mtr 默认发送 ICMP 数据包进行链路探测。可以通过 -u 参数来指定使用 UDP 数据包用于探测。

  相对于 traceroute 只会做一次链路跟踪测试,mtr 会对链路上的相关节点做持续探测并给出相应的统计信息。所以,mtr能避免节点波动对测试结果的影响,所以其测试结果更正确,建议优先使用。

 

  用法说明:

 

  mtr [-hvrctglspni46] [—help] [—version] [—report] [—report-cycles=COUNT] [—curses] [—gtk] [—raw] [—split] [—no-dns] [—address interface] [—psize=bytes/-s bytes] [—interval=SECONDS] HOSTNAME [PACKETSIZE]

 

  示例输出:

 

  [root@centos ~]# mtr 223.5.5.5 My traceroute [v0.75]mycentos6.6 (0.0.0.0) Wed Jun 15 23:16:27 2016Keys: Help Display mode Restart statistics Order of fields quit Packets Pings Host Loss% Snt Last Avg Best Wrst StDev 1. ??? 2. 192.168.17.20 0.0% 7 13.1 5.6 2.1 14.7 5.7 3. 111.1.20.41 0.0% 7 3.0 99.2 2.7 632.1 235.4 4. 111.1.34.197 0.0% 7 1.8 2.0 1.2 2.9 0.6 5. 211.138.114.25 0.0% 6 0.9 4.7 0.9 13.9 5.8 6. 211.138.114.70 0.0% 6 1.8 22.8 1.8 50.8 23.6 211.138.128.134 211.138.114.2 211.138.114.66 7. 42.120.244.186 0.0% 6 1.4 1.6 1.3 1.8 0.2 42.120.244.198 8. 42.120.244.246 0.0% 6 2.8 2.9 2.6 3.2 0.2 42.120.244.242 9. ???10. 223.5.5.5 0.0% 6 2.7 2.7 2.5 3.2 0.3

 

  常见可选参数说明:

 

  -r 或 —report:以报告模式显示输出。

  -p 或 —split:将每次追踪的结果分别列出来,而非如 —report统计整个结果。

  -s 或 —psize:指定ping数据包的大小。

  -n 或 —no-dns:不对IP地址做域名反解析。

  -a 或 —address:设置发送数据包的IP地址。用于主机有多个IP时。

  -4:只使用 IPv4 协议。

  -6:只使用 IPv6 协议。

  另外,也可以在 mtr 运行过程中,输入相应字母来快速切换模式,比如:

  ?或 h:显示帮助菜单。

  d:切换显示模式。

  n:切换启用或禁用 DNS 域名解析。

  u:切换使用 ICMP或 UDP 数据包进行探测。

 

  返回结果说明:

 

  默认配置下,返回结果中各数据列的说明:

  第一列(Host):节点IP地址和域名。如前面所示,按n键可以切换显示。

  第二列(Loss%):节点丢包率。

  第三列(Snt):每秒发送数据包数。默认值是10,可以通过参数 -c 指定。

  第四列(Last):最近一次的探测延迟值。

  第五、六、七列(Avg、Best、Wrst):分别是探测延迟的平均值、最小值和最大值。

  第八列(StDev):标准偏差。越大说明相应节点越不稳定。

 

  Windows 环境下链路测试工具介绍

 

  TRACERT 命令行工具

  WinMTR 工具(建议优先使用)

 

  TRACERT 命令行工具

 

  TRACERT (Trace Route) 是 Windows 自带的网络诊断命令行实用程序,用于跟踪 Internet 协议 (IP) 数据包传送到目标地址时经过的路径。

 

  TRACERT 通过向目标地址发送 ICMP 数据包来确定到目标地址的路由。在这些数据包中,TRACERT 使用了不同的 IP“生存期”(TTL) 值。由于要求沿途的路由器在转发数据包前至少必须将 TTL 减少 1,因此 TTL 实际上相当于一个跃点计数器 (hop counter)。当某个数据包的 TTL 达到零 (0) 时,相应节点就会向源计算机发送一个 ICMP“超时”的消息。

 

  TRACERT 第一次发送 TTL 为 1 的数据包,并在每次后续传输时将 TTL 增加 1,直到目标地址响应或达到 TTL 的最大值。中间路由器发送回来的 ICMP“超时”消息中包含了相应节点的信息。

 

  用法说明:

 

  tracert [-d] [-h maximum_hops] [-j host-list] [-w timeout] [-R] [-S srcaddr] [-4] [-6] target_name

 

  示例输出:

 

  C:\> tracert -d 223。5。5。5通过最多 30 个跃点跟踪到 223。5。5。5 的路由 1 请求超时。 2 9 ms 3 ms 12 ms 192。168。17。20 3 4 ms 9 ms 2 ms 111。1。20。41 4 9 ms 2 ms 1 ms 111。1。34。197 5 11 ms 211。140。0。57 6 3 ms 2 ms 2 ms 211。138。114。62 7 2 ms 2 ms 1 ms 42。120。244。190 8 32 ms 4 ms 3 ms 42。120。244。238 9 请求超时。 10 3 ms 2 ms 2 ms 223。5。5。5跟踪完成。

 

  常见可选参数说明:

 

  -d:指定不将地址解析为主机名(禁用 DNS 反解)。

  -h:maximum_hops,指定搜索目标地址时的最大跃点数。

  -j: host-list,指定沿主机列表的松散源路由。

  -w:timeout,由每个回复的 timeout 指定的等待毫秒数。

  -R:跟踪往返行程路径(仅适用于 IPv6)。

  -S:srcaddr,要使用的源地址(仅适用于 IPv6)。

  -4:强制使用 IPv4。

  -6:强制使用 IPv6。

  target_host:目标主机域名或 IP 地址。

 

  WinMTR 工具(建议优先使用)

  WinMTR 是 mtr 工具在 Windows 环境下的图形化实现,但进行了功能简化,只支持 mtr部分参数的调整设置。WinMTR 默认发送ICMP 数据包进行探测,无法切换。

 

  WinMTR 可以从其官方网站下载获取。

 

  和 mtr 一样,相比 tracert,WinMTR 能避免节点波动对测试结果的影响,所以测试结果更正确。所以,在 WinMTR 可用的情况下,建议优先使用 WinMTR 进行链路测试。

 

  用法说明:

 

  WinMTR 无需安装,直接解压运行即可。操作方法非常简单,说明如下:

 

  如下图所示,运行程序后,在 Host 字段输入目标服务器域名或 IP(注意前面不要包含空格)。

1.jpg

 

  点击 Start 开始测试(开始测试后,相应按钮变成了 Stop)。

 

  运行一段时间后,点击 Stop 停止测试。

 

  其它选项说明:

 

  Copy Text to clipboard:将测试结果以文本格式复制到粘贴板。

  Copy HTML to clipboard:将测试结果以 HTML 格式复制到粘贴板。

  Export TEXT:将测试结果以文本格式导出到指定文件。

  Export HTML:将测试结果以 HTML 格式导出到指定文件。

  Options:可选参数,包括:

  Interval(sec):每次探测的间隔(过期)时间。默认为 1 秒。

  Ping size(bytes): ping 探测所使用的数据包大小,默认为 64 字节。、

  Max hosts in LRU list: LRU 列表支持的最大主机数,默认值为 128。

  Resolve names:通过反查 IP 以域名显示相关节点。

 

  返回结果说明:

 

  默认配置下,返回结果中各数据列的说明:

 

  第一列(Hostname):节点 IP 或域名。

  第二列(Nr):节点编号。

  第三列(Loss%):节点丢包率。

  第四列(Sent):已发送的数据包数量。

  第五列(Recv):已成功接收的数据包数量。

  第六、七、八、九列(Best 、Avg、Worst、Last):分别是到相应节点延迟的最小值、平均值、最大值和最后一次值。

  第八列(StDev):标准偏差。越大说明相应节点越不稳定。

 

  链路测试结果分析简要说明

 

  由于 mtr(WinMTR)有更高的准确性。本文以其测试结果为例,对链路测试结果的分析进行简要说明。

 

  后续说明,以如下链路测试结果示例图为基础进行阐述:

2.jpg

 

  对链路测试结果进行分析时,需要关注如下要点:

 

  网络区域

  链路负载均衡

  结合Avg(平均值)和 StDev(标准偏差)综合判断

  Loss%(丢包率)的判断

  关于延迟

 

  网络区域

 

  正常情况下,从客户端到目标服务器的整个链路,会显著的包含如下区域:

 

  客户端本地网络(本地局域网和本地网络提供商网络):如前文链路测试结果示例图中的区域 A。如果该区域出现异常,如果是客户端本地网络相关节点出现异常,则需要对本地网络进行相应排查分析。否则,如果是本地网络提供商网络相关节点出现异常,则需要向当地运营商反馈问题。

 

  运营商骨干网络:如前文链路测试结果示例图中的区域 B。如果该区域出现异常,可以根据异常节点 IP 查询归属运营商,并向当地网络运营商反馈问题。

 

  目标服务器本地网络(目标主机归属网络提供商网络): 如前文链路测试结果示例图中的区域 C。如果该区域出现异常,则需要向目标主机归属网络提供商反馈问题。

 

  链路负载均衡

 

  如前文链路测试结果示例图中的区域 D 所示。如果中间链路某些部分启用了链路负载均衡,则 mtr 只会对首尾节点进行编号和探测统计。中间节点只会显示相应的 IP 或域名信息。

 

  结合Avg(平均值)和 StDev(标准偏差)综合判断

 

  由于链路抖动或其它因素的影响,节点的 Best 和 Worst 值可能相差很大。而 Avg(平均值) 统计了自链路测试以来所有探测的平均值,所以能更好的反应出相应节点的网络质量。

 

  而 StDev(标准偏差值)越高,则说明数据包在相应节点的延时值越不相同(越离散)。所以,标准偏差值可用于协助判断 Avg 是否真实反应了相应节点的网络质量。例如,如果标准偏差很大,说明数据包的延迟是不确定的。可能某些数据包延迟很小(例如:25ms),而另一些延迟却很大(例如:350ms),但最终得到的平均延迟反而可能是正常的。所以,此时 Avg 并不能很好的反应出实际的网络质量情况。

 

  综上,建议的分析标准是:

 

  如果 StDev 很高,则同步观察相应节点的 Best 和 Wrst,来判断相应节点是否存在异常。

  如果 StDev 不高,则通过 Avg来判断相应节点是否存在异常。

  注:上述 StDev “高”或者“不高”,并没有具体的时间范围标准。而需要根据同一节点其它列的延迟值大小来进行相对评估。比如,如果 Avg 为 30ms,那么,当 StDev 为 25ms,则认为是很高的偏差。而如果 Avg 为 325ms,则同样的StDev(25ms),反而认为是不高的偏差。

 

  Loss%(丢包率)的判断

 

  任一节点的 Loss%(丢包率)如果不为零,则说明这一跳网络可能存在问题。导致相应节点丢包的原因通常有两种:

 

  运营商基于安全或性能需求,人为限制了节点的 ICMP 发送速率,导致丢包。

  节点确实存在异常,导致丢包。

 

  可以结合异常节点及其后续节点的丢包情况,来判定丢包原因:

 

  如果随后节点均没有丢包,则通常说明异常节点丢包是由于运营商策略限制所致。可以忽略相关丢包。如前文链路测试结果示例图中的第 2 跳所示。

  如果随后节点也出现丢包,则通常说明异常节点确实存在网络异常,导致丢包。如前文链路测试结果示例图中的第 5 跳所示。

 

  另外,需要说明的是,前述两种情况可能同时发生。即相应节点既存在策略限速,又存在网络异常。对于这种情况,如果异常节点及其后续节点连续出现丢包,而且各节点的丢包率不同,则通常以最后几跳的丢包率为准。如前文链路测试结果示例图所示,在第 5、6、7跳均出现了丢包。所以,最终丢包情况,以第 7 跳的 40% 作为参考。

 

  关于延迟

 

  延迟跳变

 

  如果在某一跳之后延迟明显陡增,则通常判断该节点存在网络异常。如前文链路测试结果示例图所示,从第 5 跳之后的后续节点延迟明显陡增,则推断是第 5 跳节点出现了网络异常。

 

  不过,高延迟并不一定完全意味着相应节点存在异常。如前文链路测试结果示例图所示,第 5 跳之后,虽然后续节点延迟明显陡增,但测试数据最终仍然正常到达了目的主机。所以,延迟大也有可能是在数据回包链路中引发的。所以,最好结合反向链路测试一并分析。

 

  ICMP 限速导致延迟增加

 

  ICMP 策略限速也可能会导致相应节点的延迟陡增,但后续节点通常会恢复正常。如前文链路测试结果示例图所示,第 3 跳有 100%的丢包率,同时延迟也明显陡增。但随后节点的延迟马上恢复了正常。所以判断该节点的延迟陡增及丢包是由于策略限速所致。

 

  常见链路异常场景和测试报告

 

  常见的链路异常场景及测试报告实例如下所示:

  目标主机网络配置不当

  ICMP 限速

  环路

  链路中断

 

  目标主机网络配置不当

 

  示例数据:

 

  t@mycentos6 ~]# mtr —no-dns www。google。comMy traceroute [v0。75]mycentos6。6 (0。0。0。0) Wed Jun 15 19:06:29 2016Keys: Help Display mode Restart statistics Order of fields quit Packets Pings Host Loss% Snt Last Avg Best Wrst StDev 1。 ??? 2。 ??? 3。 111。1。20。41 0。0% 10 521。3 90。1 2。7 521。3 211。3 4。 111。1。34。209 0。0% 10 2。9 4。7 1。6 10。6 3。9 5。 211。138。126。29 80。0% 10 3。0 3。0 3。0 3。0 0。0 6。 221。183。14。85 0。0% 10 1。7 7。2 1。6 34。9 13。6 7。 221。183。10。5 0。0% 10 5。2 5。2 5。1 5。2 0。0 221。183。11。5 8。 221。183。23。26 0。0% 10 5。3 5。2 5。1 5。3 0。1 9。 173。194。200。105 100。0% 10 0。0 0。0 0。0 0。0 0。0

 

  在该示例中,数据包在目标地址出现了 100% 的丢包。乍一看是数据包没有到达,其实很有可能是目标服务器相关安全策略(比如防火墙、iptables 等)禁用了 ICMP 所致,导致目的主机无法发送任何应答。

 

  所以,该场景需要排查目标服务器的安全策略配置

 

  ICMP 限速

 

  示例数据:

  [root@mycentos6 ~]# mtr —no-dns www。google。comMy traceroute [v0。75]mycentos6。6 (0。0。0。0) Wed Jun 15 19:06:29 2016Keys: Help Display mode Restart statistics Order of fields quit Packets Pings Host Loss% Snt Last Avg Best Wrst StDev1。 63。247。74。43 0。0% 10 0。3 0。6 0。3 1。2 0。32。 63。247。64。157 0。0% 10 0。4 1。0 0。4 6。1 1。83。 209。51。130。213 0。0% 10 0。8 2。7 0。8 19。0 5。74。 aix。pr1。atl。google。com 0。0% 10 6。7 6。8 6。7 6。9 0。15。 72。14。233。56 60。0% 10 27。2 25。3 23。1 26。4 2。96。 209。85。254。247 0。0% 10 39。1 39。4 39。1 39。7 0。27。 64。233。174。46 0。0% 10 39。6 40。4 39。4 46。9 2。38。 gw-in-f147。1e100。net 0。0% 10 39。6 40。5 39。5 46。7 2。2

 

  在该示例中,在第 5 跳出现了明显的丢包,但后续节点均未见异常。所以推断是该节点 ICMP 限速所致。

 

  该场景对最终客户端到目标服务器的数据传输不会有影响,所以,分析的时候可以忽略。

 

  环路

 

  示例数据:

  [root@mycentos6 ~]# mtr —no-dns www.google.comMy traceroute [v0.75]mycentos6.6 (0.0.0.0) Wed Jun 15 19:06:29 2016Keys: Help Display mode Restart statistics Order of fields quit Packets Pings Host Loss% Snt Last Avg Best Wrst StDev1. 63.247.74.43 0.0% 10 0.3 0.6 0.3 1.2 0.32. 63.247.64.157 0.0% 10 0.4 1.0 0.4 6.1 1.83. 209.51.130.213 0.0% 10 0.8 2.7 0.8 19.0 5.74. aix.pr1.atl.google.com 0.0% 10 6.7 6.8 6.7 6.9 0.15. 72.14.233.56 0.0% 10 0.0 0.0 0.0 0.0 0.06. 72.14.233.57 0.0% 10 0.0 0.0 0.0 0.0 0.07. 72.14.233.56 0.0% 10 0.0 0.0 0.0 0.0 0.08. 72.14.233.57 0.0% 10 0.0 0.0 0.0 0.0 0.09 ??? 0.0% 10 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

 

  在该示例中,数据包在第 5 跳之后出现了循环跳转,导致最终无法到达目标服务器。这通常是由于运营商相关节点路由配置异常所致。

 

  链路中断

  示例数据:

  t@mycentos6 ~]# mtr —no-dns www。google。comMy traceroute [v0。75]mycentos6。6 (0。0。0。0) Wed Jun 15 19:06:29 2016Keys: Help Display mode Restart statistics Order of fields quit Packets Pings Host Loss% Snt Last Avg Best Wrst StDev1。 63。247。74。43 0。0% 10 0。3 0。6 0。3 1。2 0。32。 63。247。64。157 0。0% 10 0。4 1。0 0。4 6。1 1。83。 209。51。130。213 0。0% 10 0。8 2。7 0。8 19。0 5。74。 aix。pr1。atl。google。com 0。0% 10 6。7 6。8 6。7 6。9 0。15。 ??? 0。0% 10 0。0 0。0 0。0 0。0 0。06。 ??? 0。0% 10 0。0 0。0 0。0 0。0 0。07。 ??? 0。0% 10 0。0 0。0 0。0 0。0 0。08。 ??? 0。0% 10 0。0 0。0 0。0 0。0 0。09 ??? 0。0% 10 0。0 0。0 0。0 0。0 0。0

 

  在该示例中,数据包在第 4 跳之后就无法收到任何反馈。这通常是由于相应节点中断所致。建议结合反向链路测试做进一步确认。

  该场景需要联系相应节点归属运营商处理。

 

  链路测试步骤

 

  通常情况下,链路测试流程如下链路测试流程图所示:

3.jpg

 

  相关步骤详细说明如下:

 

  获取本地网络对应公网 IP

  正向链路测试(ping 和 mtr)

  反向链路测试(ping 和 mtr)

  测试结果分析

 

  获取本地网络对应公网 IP

 

  在客户端本地网络访问www.ip138.com等网站,获取本地网络对应的公网 IP。

 

  正向链路测试(ping 和 mtr)

 

  从客户端向目标服务器做 ping 和 mtr 链路测试:

 

  从客户端向目标服务器域名或 IP 做持续的 ping 测试(建议至少 ping 100 个数据包),记录测试结果。

 

  根据客户端操作系统环境的不同,使用 WinMTR 或 mtr,设置测试目的地址为目标服务器域名或IP,然后进行链路测试,记录测试结果。

 

  反向链路测试(ping 和 mtr)

 

  进入目标服务器系统内部,做反向 ping 和 mtr 链路测试

 

  从目标服务器向前述步骤 1 获取的客户端 IP做持续的 ping 测试(建议至少 ping 100 个数据包),记录测试结果。

 

  根据目标服务器操作系统环境的不同,使用 WinMTR 或 mtr,设置测试目的地址为前述步骤 1 获取的客户端 IP,然后进行链路测试,记录测试结果。

 

主机管理

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