Ping、Traceroute应用与排错

这篇文章通过一个实例，演示ping、traceroute、debug等命令的用法；测试网络连通性，分析网络数据不可达的原因。

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文章目录

• [*1*].实例拓扑图与配置
• [*2*].测试连通性
• [*3*].高级ping命令和路由追踪命令traceroute
  • Traceroute的工作原理
• [*4*].常用排错命令

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[*1*].实例拓扑图与配置

C1是使用VPCS虚拟出来的一台计算机，SW1是一台不可网管交换机，R1、R2、R3上都添加了”NM-4T”串口，R1上还添加了一个”NM-1FE-TX”快速以太网端口。R3上面配置了一个回环接口3.3.3.3/24，各设备IP配置和连接如下图:

R1配置如下:

1

Router>en

2	Router#conf t

3	Router(config)#host R1

4	R1(config)#line co 0

5	R1(config-line)#logg syn

6	R1(config-line)#exec-time 0 0

7	R1(config-line)#exit

8	R1(config)#int fa 1/0

9	R1(config-if)#ip add 192.168.1.1 255.255.255.0

10	R1(config-if)#no shut

11	R1(config-if)#int s 0/0

12	R1(config-if)#ip add 12.1.1.1 255.255.255.0

13	R1(config-if)#no shut

14	R1(config-if)#end

15

R1#

R2配置如下:

1

Router>en

2	Router#conf t

3	Router(config)#line co 0

4	Router(config-line)#logg syn

5	Router(config-line)#exec-time 0 0

6	Router(config-line)#exit

7	Router(config)#host R2

8	R2(config)#int s 0/1

9	R2(config-if)#ip add 12.1.1.2 255.255.255.0

10	R2(config-if)#no shut

11	R2(config-if)#int s 0/2

12	R2(config-if)#ip add 23.1.1.2 255.255.255.0

13	R2(config-if)#no shut

14	R2(config-if)#end

15

R2#

R3配置如下：

1

Router>en

2	Router#conf t

3	Router(config)#host R3

4	R3(config)#line co 0

5	R3(config-line)#logg syn

6	R3(config-line)#exec-time 0 0

7	R3(config-line)#int s 0/3

8	R3(config-if)#ip add 23.1.1.3 255.255.255.0

9	R3(config-if)#no shut

10	R3(config-if)#exit

11	R3(config)#int loopback 0 /*配置回环接口0*/

12	R3(config-if)#ip add 3.3.3.3 255.255.255.0

13	R3(config-if)#no shut

14	R3(config-if)#end

15

R3#

[*2*].测试连通性

首先在C1上面测试ping自己的网关（R1的fa1/0接口）

1	VPCS[1]> ping 192.168.1.1

2	192.168.1.1 icmp_seq=1 ttl=255 time=49.000 ms /*可以ping通*/

3

4	/*继续在C1上测试ping不同网段的地址*/

5

6	VPCS[1]> ping 12.1.1.1

7	12.1.1.1 icmp_seq=1 ttl=255 time=29.000 ms /*ping网关上的串口，成功*/

8

9	VPCS[1]> ping 12.1.1.2 /*ping R2和R1相连的接口，失败，超时*/

10	12.1.1.2 icmp_seq=1 timeout

这一步为什么会超时呢？是不是数据包没有到达R2？我们在R2上开启debug命令进行调试:

1	R2#debug ip icmp

2	ICMP packet debugging is on

3

4	R2# /*开启调试后，再一次用C1去ping 12.1.1.2,发现R2上出现了下面的提示*/

5	*Mar 1 00:17:10.135: ICMP: echo reply sent, src 12.1.1.2, dst 192.168.1.2

6

7	/*关闭所有调试的方法是undebug all*/

从上面的显示可以看出R2收到了C1发送过来的ICMP包，我们查看一下R2的路由表:

1	R2#show ip route

2

3	/*省略部分输出*/

4

5	Gateway of last resort is not set

6

7	23.0.0.0/24 is subnetted, 1 subnets

8	C 23.1.1.0 is directly connected, Serial0/2

9	12.0.0.0/24 is subnetted, 1 subnets

10	C 12.1.1.0 is directly connected, Serial0/1

11

12

R2#

13

14

/*

15	* 从输出可以明显的看到R2的路由表中有两个直连条目（C）

16	* 发往23.1.1.0/24网段的数据从Serial0/2发出

17	* 发往12.1.1.0/24网段的数据从Serial0/1发出

18

*/

这样就很清楚的发现，并没有说明发往192.168.1.0/24网段的数据应该怎么发送，所以R2丢弃发往192.168.1.2发送过来的数据。

下面给R2添加静态路由，让他知道发往192.168.1.0/24网段的数据应该发给12.1.1.1（R1），这样，C1再ping 12.1.1.2，就能ping通了:

1	R2(config)#ip route 192.168.1.0 255.255.255.0 12.1.1.1

这个时候实际上C1 ping R3的任何地址都是ping不通的，因为数据包到达R1后，R1检查自己的路由表，它会发现没有任何去往R3的路由条目(3.3.3.0/24、23.1.1.0/24),所以它会直接给C1回复一个主机不可达:

1	VPCS[1]> ping 3.3.3.3

2	*192.168.1.1 icmp_seq=1 ttl=255 time=20.000 ms (ICMP type:3, code:1, Destination host unreachable)

3

4	VPCS[1]> ping 23.1.1.2

5	*192.168.1.1 icmp_seq=1 ttl=255 time=20.000 ms (ICMP type:3, code:1, Destination host unreachable)

6

7	VPCS[1]> ping 23.1.1.3

8	*192.168.1.1 icmp_seq=1 ttl=255 time=26.000 ms (ICMP type:3, code:1, Destination host unreachable)

在R1上开启ICMP调试就能看到

1	R1#debug ip icmp

2	ICMP packet debugging is on

3

R1#

4	*Mar 1 00:34:55.587: ICMP: dst (23.1.1.3) host unreachable sent to 192.168.1.2

要想让这个拓扑图中的各个设备都能互相ping通，需要在R1、R2、R3上面添加下面的静态路由条目:

1	/*R1添加一条默认路由目的地是12.1.1.2（R2）*/

2	R1(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 12.1.1.2

3

4	/*R2添加下面两条静态路由*/

5	R2(config)#ip route 192.168.1.0 255.255.255.0 12.1.1.1

6	R2(config)#ip route 3.3.3.0 255.255.255.0 23.1.1.3

7

8	/*R3也添加一条默认路由*/

9	R3(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 23.1.1.2

这个时候，不论在哪个设备上，都能ping通拓扑上的所有接口IP。下面是R1上面ping R3回环接口的返回信息:

1	R1#ping 3.3.3.3

2

3	Type escape sequence to abort.

4	Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 3.3.3.3, timeout is 2 seconds:

5

!!!!!

6

7

/*

8	* 这里显示五个感叹号，说明上面默认ping发送5次，ping成功5次

9	* 如果超时会显示省略号"....."

10

*/

关闭R3的回环接口，就会出现超时的情况:

1

R3#conf t

2	R3(config)#int lo 0

3	R3(config-if)#shut      /*关闭R3的回环接口*/

4	R3(config-if)#

5

6	/*使用R1去ping，显示超时，实际上这里产生了路由环路*/

7	R1#ping 3.3.3.3

8

9	Type escape sequence to abort.

10	Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 3.3.3.3, timeout is 2 seconds:

11

.

12	*Mar 1 00:45:09.355: ICMP: time exceeded rcvd from 23.1.1.2.

13

14	/*R2显示的信息,意思是TTL=0了*/

15	*Mar 1 00:45:07.991: ICMP: time exceeded (time to live) sent to 12.1.1.1 (dest was 3.3.3.3)

实际上这里就是因为R3关闭了换回接口，R1首先根据自己的默认路由将数据发送给R2，R2再根据自己的静态路由将数据发送给R3，如果回环口没有关闭，R3将应答这个ICMP，但是此时R3上回环关闭了，R3根据自己的默认路由又将数据发回R2，R2再次将数据发回R3，这样直到IP报头里面的TTL字段减小到0，丢弃这个数据。

下面我们打开R3的lo0回环接口，关闭R2的s0/2,再次用R1去ping 3.3.3.3

1	/*关闭R2与R3相连的s0/2接口*/

2	R2(config-if)#int s 0/2

3	R2(config-if)#shut

4

5	/*R1开始ping*/

6	R1#ping 3.3.3.3

7

8	Type escape sequence to abort.

9	Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 3.3.3.3, timeout is 2 seconds:

10

11	U   /*这里显示不可达(U)*/

12

13	*Mar 1 00:53:32.091: ICMP: dst (12.1.1.1) host unreachable rcv from 12.1.1.2

14

15	/*R2上的显示如下*/

16

R2#

17	*Mar 1 00:53:34.823: ICMP: dst (3.3.3.3) host unreachable sent to 12.1.1.1

18

19

/*

20	* 查看R2路由表，发现直连接口条目23.1.1.0/24消失了

21	* 同样，目的地址是这个直连接口网段的静态路由条目也消失了

22	* 所以R2返回一个消息告诉R1"(3.3.3.3) host unreachable"

23

*/

24	R2#show ip route

25

26	Gateway of last resort is not set

27

28	12.0.0.0/24 is subnetted, 1 subnets

29	C 12.1.1.0 is directly connected, Serial0/1

30	S 192.168.1.0/24 [1/0] via 12.1.1.1

打开R2的s0/2继续下面的实验。

[*3*].高级ping命令和路由追踪命令traceroute

使用高级ping命令，R1 ping R3的回环接口:

1	R1#ping              /*直接输入ping，回车*/

2	Protocol [ip]:       /*选择协议，默认回车即可*/

3	Target IP address: 3.3.3.3    /*选择目标IP，这里是R3的lo0接口IP*/

4	Repeat count [5]: 10          /*ping次数，这里输入了10次，默认5次*/

5	Datagram size [100]:         /*数据包大小，默认回车即可*/

6	Timeout in seconds [2]:      /*超时时间，直接回车*/

7	Extended commands [n]: y      /*是否显示扩展命令，输入y*/

8	Source address or interface: 192.168.1.1 /*选择用本地的哪个接口去ping，这里选择R1的以太网接口*/

9	Type of service [0]:         /*下面暂时不用理会，一路回车*/

10	Set DF bit in IP header? [no]:

11	Validate reply data? [no]:

12	Data pattern [0xABCD]:

13	Loose, Strict, Record, Timestamp, Verbose[none]:

14	Sweep range of sizes [n]:

15	Type escape sequence to abort.

16	Sending 10, 100-byte ICMP Echos to 3.3.3.3, timeout is 2 seconds:

17	Packet sent with a source address of 192.168.1.1

18	!!!!!!!!!!            /*可以看到ping通了十次*/

19	Success rate is 100 percent (10/10), round-trip min/avg/max = 16/40/64 ms

20

21	/*高级ping命令能同样能实现路由跟踪*/

22

R1#ping

23	Protocol [ip]:

24	Target IP address: 3.3.3.3

25	Repeat count [5]: 1   /*Ping一次*/

26	Datagram size [100]:

27	Timeout in seconds [2]:

28	Extended commands [n]: y   /*使用扩展*/

29	Source address or interface: 192.168.1.1 /*选择源端口*/

30	Type of service [0]:

31	Set DF bit in IP header? [no]:

32	Validate reply data? [no]:

33	Data pattern [0xABCD]:

34	Loose, Strict, Record, Timestamp, Verbose[none]: r  /*这里输入r*/

35	Number of hops [ 9 ]:

36	Loose, Strict, Record, Timestamp, Verbose[RV]:

37	Sweep range of sizes [n]:

38

39	/*记录ICMP包从发出到返回所经过的端口（外出方向）*/

40	Reply to request 0 (96 ms). Received packet has options

41	Total option bytes= 40, padded length=40

42	Record route:

43	(12.1.1.1)  /*首先从R1的这个接口发出*/

44	(23.1.1.2)  /*到达R2，R2从这个接口发出*/

45	(3.3.3.3)   /*到达目的地*/

46	(23.1.1.3)  /*ICMP包开始返回，R3从这个接口发回给R2*/

47	(12.1.1.2)  /*到达R2，R2从这个接口发给R1*/

48	(192.168.1.1) <*>  /*回到起点*/

49

(0.0.0.0)

50

(0.0.0.0)

51

(0.0.0.0)

52	End of list

ping命令可以测试网络通不通，但是如果中间网络不通，ping不能很好的定位问题出在哪里，而traceroute可以很好的定位问题出现的位置，下面是正常状态下traceroute 3.3.3.3的结果

1	R1#traceroute 3.3.3.3

2

3	Type escape sequence to abort.

4	Tracing the route to 3.3.3.3

5

6	1 12.1.1.2 40 msec 24 msec 40 msec

7	2 23.1.1.3 28 msec 48 msec *

8

9

/*

10	* 可以看到数据首先经过了12.1.1.2，然后到达23.1.1.3

11	* 3.3.3.3和23.1.1.3同处于R3上，所以追踪到此完成

12

*/

* Traceroute的工作原理:

首先，发送设备将数据包中的TTL设置成1，数据包会被第一条路由器丢弃，返回一个错误码信息，设备源根据这个信息判断经过的中间设备和延时，设备源一般发送三个重复的包（这就是为什么每个IP后面有3个返回时间的原因”12.1.1.2 40 msec 24 msec 40 msec”）；之后设备源接着发送TTL为2的数据包，再发送TTL为3的数据包，直到数据包达到目的地或者TTL=30为止。在正常情况下，除非路由存在环路，否则TTL不会超过30就到达目的地。

在PC（Windows设备）CMD下，命令是tracert:

1	PC> tracert 3.3.3.3 -d

2	traceroute to 3.3.3.3, 64 hops max, press Ctrl+C to stop

3	1 192.168.1.1 18.000 ms 9.000 ms 9.000 ms

4	2 12.1.1.2 39.000 ms 29.000 ms 29.000 ms

5	3 *23.1.1.3 58.000 ms (ICMP type:3, code:3, Destination port unreachable)

6

7

/*

8	* 可以看到最后一个包返回了一个端口不可达，

9	* 其实源设备就是利用返回的是错误码，还是端口不可达判断是否到达了目的主机。

10	* 如果是端口不可达，就说明到达了主机

11	* 详见"TCP/IP详解 卷一:协议"

12

*/

[*4*].常用排错命令

1	/*针对某接口，以太网接口可以看到MAC地址，带宽，IP地址等*/

2	R1#show interfaces fa 1/0

3	FastEthernet1/0 is up, line protocol is up

4	Hardware is AmdFE, address is cc00.143c.0010 (bia cc00.143c.0010)

5	Internet address is 192.168.1.1/24

6	MTU 1500 bytes, BW 100000 Kbit, DLY 100 usec,

7	reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255

8	Encapsulation ARPA, loopback not set

 

1	/*查看接口是否开启*/

2	R1#show ip interface brief

3	Interface IP-Address OK? Method Status Protocol

4	Serial0/0 12.1.1.1 YES manual up up

5	Serial0/1 unassigned YES unset administratively down down

6	Serial0/2 unassigned YES unset administratively down down

7	Serial0/3 unassigned YES unset administratively down down

8	FastEthernet1/0 192.168.1.1 YES manual up up

 

1	/*查看路由器IOS版本，硬件信息等*/

2	R1#show version

 

1	/*查看路由器接口硬件信息*/

2	R1#show controllers fa 1/0

 

1

/*

2	* 查看路由器接口硬件信息，

3	* 如果是串行接口可以看到如下一行，可以判断接口是DCE端还是DTE端还有时钟

4	* cable type : V.11 (X.21) DCE cable, received clockrate 2015232

5

*/

6	R1#show controllers s 1/0

 

1	/*查看路由器ARP缓存*/

2	R1#show arp

3	Protocol Address Age (min) Hardware Addr Type Interface

4	Internet 192.168.1.1 - cc00.143c.0010 ARPA FastEthernet1/0

5	Internet 192.168.1.2 42 0050.7966.6800 ARPA FastEthernet1/0

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