?

Log in

Previous Entry

Как работает traceroute

Авор исходного текста: Sarath Pillai, оригинал по ссылке, перевод мой.

Если вы работаете сетевым администратором, системным администратором или в какой-либо эксплуатационной группе, вы, возможно, слышали об инструменте с названием TRACEROUTE. Это очень удобный инструнт, доступный по умолчанию во многих операционных системах.

Сетевые и системные администраторы используют этот инструмент в ежедневной работе. Это, в сущности, удобное средство диагностики сети. Существуют три основных задачи инструмента traceroute. Эти задачи, выполняемые traceroute’ом, дают понимание ошибки вашей сети.

  1. Полный путь, который проходит пакет.
  2. Имена и идентификацию маршрутизаторов и устройств на пути
  3. Сетевую задержку или, точнее сказать, время, нужное для того, чтобы получить и отправить данные всем устройствам на пути

Это инструмент, который используется, чтобы проверить путь, который проходят ваши данные, чтобы достичь цели, без действительной отправки данных

Как я уже писал, всегда хорошо понимать, как работает какой-то инструмент. Потому что это не тот инструмент, который поможет вам понять и устранить проблему. Но это инструмент, который всегда даст вам представление о проблеме. Как использовать команду всегда можно найти в онлайне или даже в руководстве и информационных страницах по Linux .

В этой статье я объясню работу Traceroute и типы инструментов Traceroute и их различия. Мы также рассмотрим разные параметры, доступные для команды traceroute в Linux

Сначала основное

Каждый пакет, который вы отправляете в интернет, имеет поле, названное TTL. TTL означает время жизни (time to live). Хотя оно и называется временем жизни, в действительности это не время в секундах, а совсем другая история.

TTL не изменяется ни количеством секунд, ни количеством хопов. Это максимальное количество хопов, которое пакет может пройти по сети до того, как будет уничтожен.

Хопы - это ни что иное как компьютеры, маршрутизаторы или иные устройства, которые входят между источником и пунктом назначения

Что бы произошло, если бы вообще не было TTL? Если бы не было TTL, IP-пакет перетекал бы бесконечно от одного маршрутизатора к другому и дальше, и дальше, бесконечно ища назначение. Значение TTL устанавливается отправителем внутри IP-пакета (человек, использующий систему или отправляющий пакет, не замечает этих вещей, происходящих “за кулисами”, но это автоматически обрабатывается операционной системой)

Если назначение не найдено после прохождения слишком большого количества промежуточных маршрутизаторов (хопов), и значение TTL становится равным нулю (что означает, что нет дальнейшего прохождения) получающий маршрутизатор уничтожает пакет и информирует первоначального отправителя.

Первоначального отправителя информируют, что TTL истекло, и он не может передать пакет дальше.

Давайте скажем, что мне нужно достичь адреса 10.1.136.23, и мой TTL - 30 хопов, что значит, что я могу проследовать максимум 30 хопов, чтобы достичь цели, перед тем как пакет будет уничтожен.

Но как маршрутизаторы по пути определяют, что достигнут лимит TTL? Каждый маршрутизатор по пути между источником и назначением продолжает уменьшать значение TTL перед отправкой следующему маршрутизатору. Что означает, что если у меня TTL по умолчанию равен 30, мой первый маршрутизатор уменьшит его до 29 и отправит следующему маршрутизатору по пути.

Получающий маршрутизатор делает его равным 28 и отправляет следующему и т.д. Если маршрутизатор получает пакет с TTL, равным единице (это означает, что уже нет дальнейших перемещений или пересылки), пакет уничтожается. Но маршрутизатор, который уничтожает пакет, информирует первоначального отправителя о том, что TTL value has exceeded! (время жизни пакета истекло)

Информация, отправленная маршрутизатором, получившим пакет с TTL равным единице, называется "ICMP TTL exceeded messages". Разумеется, в интернете, когда вы отправляете что-либо получателю, получатель узнает адрес отправителя.

Следовательно, когда сообщение ICMP TTL exceeded отправляется маршрутизатором, первоначальный отправитель узнаёт адрес маршрутизатора.

Traceroute использует сообщения TTL exceeded чтобы обнаружить маршрутизаторы, которые встречаются на пути к цели (поскольку эти сообщения, отправляемые маршрутизатором, содержат его адрес).<>/p>

Но как traceroute использует сообщение “TTL exceeded” чтобы узнать, какие маршрутизаторы/хопы между ними?

Вы должно быть думаете, /pчто собщения “TTL exceeded” отправляются только маршрутизатором, который получает пакет с TTL 1. Это верно, каждый маршрутизатор между вами и получателем не станет высылать сообщения TTL exceeded. Тогда как вы найдете адреса всех маршрутизаторов/хопов между вами и назначением? Так ведь основная цель traceroute - идентифицировать хопы между вами и назначением.

Но вы можете использовать поведение сообщений TTL exceeded маршрутизаторов/хопов по пути, целенаправленно отправляя пакеты с TTL, равным 1

См. примерную схему всего процесса на схеме , где отправитель использует traceroute к одному из серверов в удалённом месте

Давайте посмотрим на то, что просходит за кулисами. Когда я запускаю команду traceroute -n 8.8.8.8, что делает мой компьютер? - отправляет UDP-пакет. (Да, UDP. Не волнуйтесь, мы обсудим это подробно). UDP-пакет содержит следующее:

  • Мой адрес отправителя
  • Адрес назначения (8.8.8.8)
  • И номер порта назначения, который неверен. Это разумеет, что traceroute отправляет пакет в UDP-порт, в диапазоне от 33434 до 33534, который обычно не используется.

Давайте посмотрим, как это работает

Шаг 1. Мой адрес отправителя создает пакет с адресом назначения 8.8.8.8 и портом назачения между 33434 и 33534. И главное, что он делает - это делает значение TTL равным 1

Шаг 2. Конечно, мой пакет достигает шлюзового сервера. Получая мой пакет, шлюз уменьшает TTL на единицу (все маршрутизаторы/хопы между уменьшают TTL на 1). Когда TTL уменьшается до 1 (1-1=0), значение TTL становится нулевым. Поэтому мой шлюзовый сервер шлёт мне обратно сообщение TTL time exceeded. Прошу запомнить, что когда мой шлюзовый сервер отправляет TTL exceeded мне, он отправляет мне первые 28 байтов того пакета, что я высылал.

Шаг 3: Получив это сообщение “TTL Time exceeded”, моя программа traceroute сможет узнать адрес и другие сведения о первом хопе, который является моим шлюзовым сервером.

Шаг 4: Теперь программа трассировки снова отправит тот же UDP пакет с назначением 8.8.8.8 и случайным UDP портом назначения от 33434 до 33534. Но на этот раз я сделаю первоначальный TTL =2. В результате, мой шлюз или маршрутизатор снизит его на 1, а затем передаст этот пакет, следующему хопу/маршрутизатору (пакет, отправленный моим шлюзом к следующему узлу будет иметь значение TTL 1).

Шаг 5: При получении UDP пакета следующий переход к моему шлюзовому серверу снова уменьшит его до 1, что означает, что теперь TTL вновь стал равен 0. Следовательно, он пошлет мне оттуда сообщение ICMP Time exceeded с адресом источника а также первые 28 байт заголовка пакета, который я отправил.

Шаг 6. При получении TTL Time exceeded, моя программа traceroute узнаёт IP-адрес маршрутизатора/хопа и показывает мне его на экране.

Шаг 7. Теперь моя программа traceroute вновь создаст такой же UDP-пакет со случайным UDP-портом и адресом назначения 8.8.8.8. Но в этот раз значение TTL равно трём, таким образом TTL автоматически становится нулевым, когда достигает третьего хопа/маршрутизатора (прошу вспомнить, что мой шлюз и следующий за ним хоп уменьшают его на единицу). Так что он ответит мне сообщением TTL Time exceeded и моя программа taceroute узнает об IP-адресе маршрутизатора/хопа

Шаг 8: Получив этот ответ, программа traceroute ещё раз создаст UDP-пакет, на этот раз со значением TTL=4. Если я получу TTL Time exceeded и для него также, то моя программа traceroutе будет посылать UDP пакет с TTL=5 и так далее.

Но как моя программа Traceroute узнает, что конечный пункт 8.8.8.8 достигнут? Программа трассировки узнает об этом так: когда первоначальный приёмник пакета 8.8.8.8 (помните, что у всех UDP-пакетов был адрес получателя 8.8.8.8) получает запрос, он пошлёт мне сообщение, которое будет совершенно отличным от всех сообщений "TTL Time exceeded".

Когда изначальный получатель (8.8.8.8) получает мой UDP-пакет, он отправляет мне сообщение "ICMP Destination/PORT Unreachable". Это должно произойти, потому что мы всегда отправляем случайный UDP-порт между 33434 до 33534. Поэтому моя программа Traceroute будет знать, что мы достигли конечного пункта назначения и прекратит посылать какие-либо дополнительные пакеты.

Сейчас всё, что описано словами, называется теорией. Нам нужно подтвердить это, запустив Tcpdump во время Traceroute. Давайте посмотрим на вывод tcpdump. Прошу обратить внимание на то, то я не показываю вам полный вывод tcpdump, поскольку он слишком длинный.

Запустите traceroute в одном терминале вашей Linux машины. И в другом терминале запустите tcpdump, чтобы увидеть, что происходит.

Вывод выше показывает только UDP-пакеты, отправленные с моей машины. Я покажу ответные сообщения отдельно, чтобы было яснее

Обратите внимание на TTL в каждой строке. Она начинается с TTL, равного единице, затем 2, и затем 3 до TTL равного 6. Вам может показаться странным, почему мой сервер отправляет 3 UDP-сообщения с TTL=1, а затем 2, а затем 3?

Причина этого заключается в вычислении среднего время прохождения. Программа traceroute отправляет три UDP-пакета для каждого хопа, чтобы измерить точное среднее время прохождения пакета. Среднее время прохождения - ни что иное как время в миллисекундах, которое потребовалось для отправки, а затем получения ответа. Я намеренно не упомянул об этом в самом начале, чтобы избежать путаницы.

Таким образом, нижняя строка моей программы traceroute отправляет три UDP-пакета каждому хопу, чтобы просто вычислить приблизительное время прохождения. Поэтому вывод traceroute показывает эти три значения. Давайте рассмотрим поближе вывод traceroute. Он показывает три значения в милисекундах для каждого хопа, чтобы получить четкое представление о времени прохождения.

Теперь давайте посмотрим, ответ мы получили от всех хопов через TCPDUMP. Обратите внимание, что ответные сообщения, которые привожу ниже, являются частью того же ТСРDUMP, который я запустил ранее, но показываю их вам отдельно, чтобы было яснее.

Еще одна интересная вещь, чтобы отметить, что каждый раз, когда моя программа посылает различные случайные номера портов UDP. Это для того, чтобы определить, какому из пакетов принадлежит ответ. Как говорилось ранее, ответное сообщение, которое отправляют хопы и адресат, содержит заголовок исходного пакета, который мы отправили, поэтому программа traceroute может точно рассчитать точное время прохождения (для каждого из трёх UDP пакетов, отправленных каждому хопу), так как он может легко определить ответ и сопоставить. Случайные числа портов являются своего рода идентификаторами для определения ответа.

Ответные сообщения выглядят как показано ниже.

Прошу обратить внимание, что сообщения ICMP time exceeded показаны выше (я не показал все ответные сообщения)

Теперь позвольте мне показать последнее послание, которое отличается от ICMP time exceeded. Это сообщение destination port unreachable (порт назначения недостижим), как говорилось ранее. И программа traceroute узнает, что наша цель достигнута.

Обратите внимание, что есть три ответа от 8.8.8.8 моей программе traceroute. Как говорилось ранее, traceroute отправляет три одинаковых UDP-пакета с различными портами, чтобы просто вычислить точное время прохождения. Конечный пункт назначения ничем не отличается.

Разные типы программ Traceroute

Существуют различные типы программ traceroute. Каждая из них работает немного по-своему. Но их общая концепция одна и та же. Все они использует значение TTL.

Почему разные реализации? Это потому, что вы можете использовать ту, которая применима к вашей среде. Если предположить, что файрволл блокирует трафик UDP, то вы можете использовать другую трассировку для этой цели. Различные типы приведены ниже.

UDP Traceroute

ICMP traceroute

TCP Traceroute

Та, что мы использовали ранее - UDP трассировка. Это протокол по умолчанию, используемый программой traceroute в Linux. Тем не менее вы можете попросить нашу утилиту traceroute в Linux использовать протокол ICMP вместо UDP с помощью следующей команды.

root@workstation:~# traceroute -I -n 8.8.8.8

ICMP для traceroute работает точно так же, как UDP traceroute. Программа traceroute будет отправлять ICMP Echo-запросы и хопы между ними будут отвечать ICMP-сообщениями "ICMP Time exceeded" (время истекло). Но конечный пункт назначения будет отправлять ICMP echo-ответ. Команда tracert, доступная в операционной системе Windows, по умолчанию использует ICMP метод трассировки маршрута.

И последний является самым интересным. Его называют TCPtraceroute. Он используется, потому что почти все файрволлы и промежуточные маршрутизаторы позволяют передавать TCP трафик. И если пакет на порт 80, который является веб-трафиком, то большинство маршрутизаторов пропускают этот пакет. TCPTRACEROUTE по умолчанию отправляет TCP SYN запросы на порт 80.

Все маршрутизаторы между источником и пунктом назначения будут посылать сообщение "TTL time exceeded " (время TTL истекло) , а адресат будет посылать либо пакет RST, если порт 80 закрыт, либо пакет SYN / ACK. (Но tcptraceroute не создает соединение TCP. При получении SYN / ACK пакета, программа трассировки пошлет пакет RST, чтобы закрыть соединение). Следовательно, программе трассировки становится известно, что цель достигнута. Обратите внимание на тот факт, что опция -n, которую я использовал в ранее показанной команде traceroute, не будет осуществлять разрешение имен DNS. В противном случае трассировка будет посылать запросы DNS для всех хопов, которые она встретит по пути.

Теперь главный вопрос в том, какую из трассировок я должен использовать: ICMP, UDP или TCP?

Всё зависит от окружения. Если предположить, что промежуточные маршрутизаторы блокируют конкретный протокол, вы должны попробовать использовать другой.

Comments

( 1 comment — Leave a comment )
ischtwan
Mar. 28th, 2016 07:20 pm (UTC)
Годный ликбез.

Привет из далёких земель, что ли :)
( 1 comment — Leave a comment )