ping 丢包或不通时链路测试说明

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 223.5.5.5
traceroute 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 ~]# traceroute -I 223.5.5.5

                                  My traceroute  [v0.75]
mycentos6.6 (0.0.0.0)                                             Wed Jun 15 23:16:27 2016
Keys:  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：

  1. 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）。

     
  2. 点击 Start 开始测试（开始测试后，相应按钮变成了 Stop）。
  3. 运行一段时间后，点击 Stop 停止测试。
  4. 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：

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，然后直接或通过阿里云售后技术支持，向相应运营商反馈问题。
  • 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.com
My traceroute  [v0.75]
mycentos6.6 (0.0.0.0)                                             Wed Jun 15 19:06:29 2016
Keys:  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.com

My traceroute  [v0.75]
mycentos6.6 (0.0.0.0)                                             Wed Jun 15 19:06:29 2016
Keys:  Help   Display mode   Restart statistics   Order of fields   quit
                                                  Packets               Pings
 Host                           Loss%   Snt   Last   Avg  Best  Wrst StDev
1. 63.247.74.43                  0.0%    10    0.3   0.6   0.3   1.2   0.3
2. 63.247.64.157                 0.0%    10    0.4   1.0   0.4   6.1   1.8
3. 209.51.130.213                0.0%    10    0.8   2.7   0.8  19.0   5.7
4. aix.pr1.atl.google.com        0.0%    10    6.7   6.8   6.7   6.9   0.1
5. 72.14.233.56                 60.0%    10   27.2  25.3  23.1  26.4   2.9
6. 209.85.254.247                0.0%    10   39.1  39.4  39.1  39.7   0.2
7. 64.233.174.46                 0.0%    10   39.6  40.4  39.4  46.9   2.3
8. 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.com

My traceroute  [v0.75]
mycentos6.6 (0.0.0.0)                                             Wed Jun 15 19:06:29 2016
Keys:  Help   Display mode   Restart statistics   Order of fields   quit
                                                  Packets               Pings
 Host                           Loss%   Snt   Last   Avg  Best  Wrst StDev
1. 63.247.74.43                  0.0%    10    0.3   0.6   0.3   1.2   0.3
2. 63.247.64.157                 0.0%    10    0.4   1.0   0.4   6.1   1.8
3. 209.51.130.213                0.0%    10    0.8   2.7   0.8  19.0   5.7
4. aix.pr1.atl.google.com        0.0%    10    6.7   6.8   6.7   6.9   0.1
5. 72.14.233.56                  0.0%    10    0.0   0.0   0.0   0.0   0.0
6. 72.14.233.57                  0.0%    10    0.0   0.0   0.0   0.0   0.0
7. 72.14.233.56                  0.0%    10    0.0   0.0   0.0   0.0   0.0
8. 72.14.233.57                  0.0%    10    0.0   0.0   0.0   0.0   0.0
9 ???                            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。

所以，该场景需要联系相应节点归属运营商处理。

链路中断

示例数据：

t@mycentos6 ~]# mtr --no-dns www.google.com

My traceroute  [v0.75]
mycentos6.6 (0.0.0.0)                                             Wed Jun 15 19:06:29 2016
Keys:  Help   Display mode   Restart statistics   Order of fields   quit
                                                  Packets               Pings
 Host                           Loss%   Snt   Last   Avg  Best  Wrst StDev
1. 63.247.74.43                  0.0%    10    0.3   0.6   0.3   1.2   0.3
2. 63.247.64.157                 0.0%    10    0.4   1.0   0.4   6.1   1.8
3. 209.51.130.213                0.0%    10    0.8   2.7   0.8  19.0   5.7
4. aix.pr1.atl.google.com        0.0%    10    6.7   6.8   6.7   6.9   0.1
5. ???                           0.0%    10    0.0   0.0   0.0   0.0   0.0
6. ???                           0.0%    10    0.0   0.0   0.0   0.0   0.0
7. ???                           0.0%    10    0.0   0.0   0.0   0.0   0.0
8. ???                           0.0%    10    0.0   0.0   0.0   0.0   0.0
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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：

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 ip.taobao.com 等网站，如下图，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。

测试结果分析

参阅前述说明，对测试结果进行分析。确认异常节点后，访问 ip.taobao.com 等网站查询、获取相应节点归属运营商及网络。

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。如果是运营商相关节点出现异常，则需要直接或联系阿里云售后技术支持向相应运营商反馈问题。

工单提交须知


如果问题还未能解决，请记录前述链路测试步骤小节各步骤的测试结果，然后联系售后技术支持。

 

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时间： 2024-10-06 22:51:44

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