TRACERT – трассировка маршрута к заданному узлу в командной строке Windows. Как работает traceroute Трассировка по порту

Практические занятия№ 03-006

Сетевая утилита tracert (traceroute в Linux, Cisco IOS, MAC OS). Принципы работы и использование.

Утилита tracert используется для исследования маршрутов IP пакетов в сетях, работающих с использованием стека протоколов TCP/IP включая глобальную сеть Internet. При использовании этой программы необходимо помнить что при её работе генерируется достаточно большое количество IP пакетов как на вашем хосте, так и на промежуточных маршрутизаторах. Это создает дополнительную нагрузку на сеть.

tracert [- d ] [- h максимальное число ] [- j список узлов ] [-w интервал ] [имя_конечного_компьютера ]

Параметры:

- d отказ от разрешения IP адресов промежуточных узлов в имена

- h максимальное число максимальное число переходов (прыжков) при поиске узла назначении

-j список_узлов задает использование параметра свободной маршрутизации в IP-заголовке с набором промежуточных точек назначения, указанным в списке_узлов (сейчас практически не поддерживается на машрутизаторах)

-w интервал задает в миллисекундах время ожидания каждого ответа

имя_конечного_компьютера задает точку назначения, идентифицированную IP-адресом или именем узла.

Работа утилиты основана на манипулировании содержимым полей стандартного заголовка и опций заголовка IP пакета. Основным инструментом утилиты является содержимое поля «время жизни» (или TTL).

Обязательным элементом является IP адрес или имя узла назначения.

Получив его от пользователя, утилита отправляет в сеть серию (обычно три) пакетов на этот адрес с установленным значением TTL равным 1. Шансов дойти до адресата эти пакеты не имеют, поскольку первый же по пути следования маршрутизатор, вычитая из такого TTL 1 получит 0. А такой пакет он обязан уничтожить по истечению разрешенного времени жизни в сети. Но при этом маршрутизатор обязан отправить отправителю этого пакета-неудачника ICMP сообщение о его трагической участи (тип 11, код 0) .

В результате ваш компьютер очень быстро получит три уведомления о уничтожении отправленных ранее пакетов. Помня время отправления и фиксируя время получения ICMP уведомлений, утилите tracert не сложно вычислить среднее время получения ответов, которое и выводится на экран.

Затем отправляется следующая серия пакетов с TTL равным 2, и так до тех пор, пока пакеты не достигнут пункта назначения.

Когда на адрес хоста или маршрутизатора приходит адресованный ему пакет с TTL, достигшим значения 1, он принимается. Поскольку пересылать его далее необходимости нет, ICMP сообщение о истечении времени жизни сгенерировано не будет.

Чтобы узнать, что трассировка успешно завершена, все серии пакетов отправляются с вложенными в них UDP сообщениями, с указанием заведомо не существующего у получателя номера порта. На промежуточных маршрутизаторах это не имеет никакого значения, но получатель, потерпев неудачу воспользоваться вложенной информацией, оказывается вынужден сообщить об этом отправителю с использованием того же протокола ICMP, но с другими значениями типа (3) и кода (3) сообщения.

Такое сообщение интерпретируется отправителем как подтверждение завершения трвссировки.

Важной особенностью утилиты tracert является возможность узнать имена промежуточных узлов. Это позволяет составить представление об организационной структуре и географическом расположении маршрута следования пакетов.

Наименования узлов основывается на системе доменных имён (DNS):

Формально и пользователи, и программы могут обращаться к хостам, почтовым ящикам и другим ресурсам сети интернет по их IP адресам, но если для программы процедура «запоминания» IP адреса ничем не отличается от «запоминания» любых других 4-х байт информации любого типа, то для пользователя запоминание цифросочетаний вида 111.124.133.44 тяжело просто с точки зрения устройства нашей памяти. Кроме того, отождествление каких-либо служб с IP адресами хостов или серверов, на которых они функционируют крайне затрудняет процедуру их переноса в случае необходимости. Для учета «человеческого фактора» и отделения имен машин от их адресов было решено использовать текстовые ASCII-имена. Тем не менее, сеть понимает только численные адреса, поэтому нужен механизм преобразования ASCII-строк в IP адреса.

Когда все только начиналось, в сети ARPANET соответствие между текстовыми и двоичными адресами хранилось в специальных файлах, в которых перечислялись все хосты и их IP-адреса. В сети, состоящей из нескольких сотен больших машин такой подход работал вполне приемлемо.

Но когда к сети подключились тысячи рабочих станций возникли проблемы: быстро росло количество записей, которые нужно было хранить, и централизованное управление именами всех хостов гигантской международной сети довольно сложно.

Для решения этих проблем была разработана служба имен доменов (DNS, Domain Name System). Эта система используется для преобразования имен хостов и пунктов назначения электронной почты в IP-адреса, но также может использоваться и в других целях. Определение системы DNS было дано в RFC 1034 и 1035.

Доменным именем называется имя, состоящее из слов, разделенных точками. Левое слово имени относится к хосту. Все остальные слова образуют имя домена. Система имен имеет иерархическую, древовидную структуру.

Каждый узел (кружочки на рисунке) имеет метку длиной до 63 символов. Корень дерева это специальный узел без метки. Метки могут содержать заглавные буквы или маленькие. Имя домена (domain name) для любого узла в дереве - это последовательность меток, которая начинается с узла выступающего в роли корня, при этом метки разделяются точками. (Здесь видно отличие от привычной нам файловой системы, где полный путь всегда начинается с вершины (корня) и опускается вниз по дереву.) Каждый узел дерева должен иметь уникальное имя домена, однако одинаковые метки могут быть использованы в различных точках дерева.

Существует корневое имя, обозначаемое символом ".", оно часто не пишется в имени домена. Существуют имена доменов первого уровня. Они разделены на 2 категории - имена доменов территорий и имена доменов предметных областей. Имена доменов второго уровня и последующих могут быть любыми, при этом не может существовать двух одинаковых имен доменов или хостов. Итак, если N i - доменное имя i-го уровня, а T- слово, то доменное имя i+1 уровня образуется по правилу N i +1 =T+N i .. Имя домена, которое заканчивается точкой, называется абсолютным именем домена (absolute domain name) или полным именем домена (FQDN - fully qualified domain name).

Подчеркнем ещё раз, что поскольку IP-адреса уникально идентифицируют хосты в сети, существует взаимно-однозначное отношение между множеством имен хостов и множеством адресов.

Это отношение устанавливается таблицей, в которой столько записей типа «Имя хоста, IP-адрес», сколько существует доменных имен хостов. При наименовании нового хоста запись в таблицу нужно добавить, если переименован существующий, запись нужно изменить. Пользоваться такой системой имен удобно, потому что они легко запоминаются и не привязаны к территориально локализованным IP-сетям. Перенося поименованный ресурс с одного хоста на другой, вам достаточно изменить запись для его имени в таблице имен. На одном сайте сложно содержать такую таблицу для Интернет и невозможно поддерживать в актуальном состоянии.

База данных DNS является распределенной. Иерархической системе имен соответствует иерархическая система серверов DNS, на которых размещены фрагменты таблицы. В идеале для каждого домена должен существовать отдельный сервер имен. В базе данных сервера имен любого уровня должны содержаться записи о всех дочерних доменах следующего уровня. Все домены первого уровня содержаться в базе данных корневых серверов (root name servers). Их обслуживает организация NIC.

В реальности на одном хосте может размещаться база для нескольких доменов, и одинаковые или пересекающиеся базы могут располагаться на нескольких хостах. Ветвь дерева имен, находящаяся под единым управлением вместе с хостами, на которых расположена база данных этой ветви дерева называется зоной DNS. Обычно в зоне имеется один основной сервер DNS (primary name server) и несколько резервных (secondary name servers). Изменения в зоне вносятся в базу данных первичного сервера зоны с последующим дублированием этой информации на вторичные сервера.

Процесс передачи информации от первичного сервера вторичному называется передачей зоны (zone transfer). Когда в зоне появляется новый хост, администратор добавляет соответствующую информацию (минимум, имя и IP адрес) в дисковый файл на первичном сервере. Вторичные сервера регулярно опрашивают первичные (обычно каждые 3 часа), и если первичные содержат новую информацию, вторичный получает ее с использованием передачи зоны.

Исходя из заданной функциональности системы и ее структуры следует, что в состав протокола должны входить две компоненты - протокол разрешения имен в IP-адреса и протокол обмена данными между узлами распределенной базы данных, в частности, между основным и резервным серверами зоны.

Система разрешения адресов.

Для того, чтобы программное обеспечение стека протоколов TCP/IP могло пользоваться службой имен, в настройках стека должен быть указан IP - адрес сервера имен, в зону которого входит хост или другой сервер, принимающий запросы из сети хоста. Когда прикладной элемент использует для обозначения второй стороны в сеансе доменное имя, инициируется процесс разрешения IP - адреса. Прикладной элемент службы имен хоста отправляет запрос серверу имен. Если сервер имен может разрешить адрес, он отправляет отклик, содержащий этот адрес. Если сервер имен не может разрешить запрос, он может инициировать два сценария разрешения имени

сервер отправляет в составе отклика адрес корневого сервера имен, и хост формирует запрос к этому серверу (итеративный запрос).

Сервер зоны формирует запрос к корневому серверу и, получив ответ, сохраняет его в буфере и отправляет отклик с адресом хосту, запросившему сервис (рекурсивный запрос).

Отклик сервера, контролирующего домен, называется авторитетным.

Каждый сервер имен в Интернет должен содержать в базе адреса корневых серверов.

Разрешение имен . Кроме основной своей функции разрешения доменного имени хоста в его IP-адрес, протокол DNS обеспечивает и обратное разрешение IP-адреса в доменное имя при помощи подзон реверсивной зоны in_addr.arpa.

Именно возможности этого протокола позволяют утилите tracert не только успешно работать при задании места трассировки в виде DNS имени, но и предоставлять нам информацию о именах промежуточных узлов.

Вопросы для самопроверки

Что такое система доменных имен и для чего он используется.

Каков максимальный размер метки узла домена

Какое имя имеет корневой домен DNS

Какие типы и коды ICMP сообщений использует утилита tracert

Какое поле заголовка IP пакета используется для задания времени жизни пакетов утилитой tracert

Параметры утилиты tracert

Назначение утилиты tracert и варианты её применения

Необходимое оборудование

IBM PC - совместимая ЭВМ с лицензионной операционной системой Windows, подключение к локальной сети, выход в интернет.

Задания

1. Воспользовавшись командой tracert рпределите маршрут распространения IP-пакетов до сайта www.sgu.ru

2. Воспользовавшись командой tracert рпределите маршрут распространения IP-пакетов до одного из приведенных сайтов: www . nla . gov . au , www . ibge . gov . br , www . kunaicho . go . jp (можете выбрать любой сайт за пределами России).

3. Повторите трассировку с опцией –d.

4. Опишите структуру DNS имени трассировавшегося вами сервера.

5. Воспользуйтесь услугами сервиса www . ip 2 location . com / demo . aspx (или аналогичного) и определите примерное местоположение промежуточных точек маршрута.

6. Нарисуйте схему маршрута.

7. Прокомментируйте результаты.

Отчет о выполнении работы представьте в печатной или электронной форме с представлением копий экранов работы утилиты.

Выполняет трассировку до точки назначения с помощью посылки адресату эхо-сообщений. Посылка осуществляется по протоколу Control Message Protocol (ICMP) с постоянным увеличением значений срока жизни пакетов (Time to Live, TTL).

Выведенный путь - это список ближайших интерфейсов маршрутизаторов, находящихся на пути между узлом источника и точкой назначения. Ближний интерфейс представляют собой интерфейс маршрутизатора, который является ближайшим к узлу отправителя на пути. Запущенная без параметров, команда tracert выводит справку.

Для проверки сети также можно воспользоваться командами:

• PING - основная TCP/IP-команда, используемая для устранения неполадки в соединении, проверки возможности доступа и разрешения имен;
• PATHPING - предоставляет информацию о латентности сети и потерях данных на промежуточных узлах.

Параметры и ключи утилиты TRACERT

tracert [-d] [-h максимальное_число_переходов] [-j список_узлов] [-w интервал [имя_конечного_компьютера]

• -d - Предотвращает попытки команды tracert разрешения IP-адресов промежуточных маршрутизаторов в имена. Увеличивает скорость вывода результатов команды tracert.

• -h максимальное_число_переходов - Задает максимальное количество переходов на пути при поиске конечного объекта. Значение по умолчанию равно 30.

• -j список_узов - Указывает для сообщений с эхо-запросом использование параметра свободной маршрутизации в заголовке IP с набором промежуточных мест назначения, указанных в списке_узлов. При свободной маршрутизации успешные промежуточные места назначения могут быть разделены одним или несколькими маршрутизаторами. Максимальное число адресов или имен в списке - 9. Список_адресов представляет набор IP-адресов (в точечно-десятичной нотации), разделенных пробелами.

• -w интервал - Определяет в миллисекундах время ожидания для получения эхо-ответов протокола ICMP или ICMP-сообщений об истечении времени, соответствующих данному сообщению эхо-запроса. Если сообщение не получено в течение заданного времени, выводится звездочка (*). Таймаут по умолчанию 4000 (4 секунды).

• имя_конечного_компьютера - Задает точку назначения, указанную IP-адресом или именем узла.

• -? - Отображает справку в командной строке по утилите tracert.

Примеры команды TRACERT

• Чтобы отобразить справку в командной строке по команде введите: tracert /? ;
• Чтобы выполнить трассировку пути к узлу, введите команду: tracert ya.ru;
• Чтобы выполнить трассировку пути к узлу и предотвратить разрешение каждого IP-адреса в имя, введите: tracert -d ya.ru.

Видео - Работа с утилитой TRACERT

При поиске причин неполадок в сети, утилита tracert занимает второе место после утилиты ping . Tracert (в Linux"e traceroute ) позволяет определить на каком участке сети (между какими маршрутизаторами) возникла проблема. Для использования программы необходимо в командной строке Windows или Linux выполнить команду:

Tracert yandex.ru

нажимаем enter, и видим примерно следующее:

На картинке выше видно, что между моим компьютером и сервером yandex.ru находятся 12 промежуточных маршрутизаторов, указаны IP адреса маршрутизаторов и время прохождения пакета до каждого маршрутизатора.

Если на каком-нибудь участке сети возникла проблема (нет маршрута до сети назначения, нет связи с следующим маршрутизатором, нет узла назначения в указанной сети и т.д.) тогда мы увидим вместо временипрохождения пакета звёздочки, а вместо IP адреса маршрутизатора сообщение "Превышен интервал ожидания для запроса":

Так как же работает утилита tracert?

Для того чтобы ответить на этот вопрос, нужно вспомнить структуру IP пакета, а точнее вспомнить про одно из его полей - TTL (Число переходов):

При отправке пакета это поле выставляется в 255 и затем, каждый маршрутизатор, через который пройдёт данный пакет уменьшает это значение на 1 т.е. TTL=TTL-1 . Маршрутизатор, который получает пакет с значением TTL=1, уменьшает его на единицу, а затем удаляет пакет, т.к. значение поля TTL у пакета стало равно 0. После того как пакет был отброшен маршрутизатором, отправителю пакета отправляется ICMP-сообщение с кодом 11: "Превышение временного интервала". В заголовке IP-пакета с ICMP сообщением источником является IP-адрес маршрутизатора, дропнувшего пакет, а назначением - IP-адрес компьютера, отправившего отброшенный пакет.

Теперь не сложно догадаться как работает Tracert :

• Отправляется IP-пакет на указанный узел (в нашем примере yandex.ru) со значением поля TTL=1
• первый маршрутизатор на пути пакета уменьшает TTL и дропает(уничтожает) пакет
• Маршрутизатор отправляет ICMP уведомление что пакетик умер
• Утилита Tracert извлекает из ICMP пакета IP-адрес маршрутизатора измеряет потраченное время на прохождение пакета до маршрутизатора
• Если не указано иное в параметрах запуска Tracert , то посылается запрос DNS-серверу и определяется доменное имя маршрутизатора, если такое имеется
• В консоль выводится IP-адрес (или доменное имя) первого маршрутизатора
• Снова отправляется IP пакет на указанный узел, но с TTL=2
• Пакет дропается на втором промежуточном маршрутизаторе
• Процедура повторяется до тех пор, пока не придёт ответ от узла назначения (yandex.ru) либо число промежуточных узлов не привысит максимального значения для tracert - 30 узлов.

Вот собственно и всё, ничего сложного!

Бывают в сетевой жизни (особенно у dial-up юзеров 😉 моменты, когда невозможно достучаться до какого-нибудь хоста (у меня это часто www.microsoft.com ;-|) - здесь то на помощь и придет эта утилита (в Windows - tracert.exe). С ее помощью можно попытаться определить на каком участке IP-сети произошел сбой - то ли хост упал, то ли у провайдер тормоза, или у тебя с IP-соединением хреново:).

Но за что я по-настоящему люблю tracert - так это за те возможности исследования IP-сетей, которые он дает - а они бывают разные, по масштабам и по целенаправленности;). Первым шагом может стать исследование подсети своего провайдера. С помощью traceroute ты можешь исследовать саму сети, применяя на практике полученные теоретические знания - о маршрутизации, серверах DNS, бэкбонах, системах подсетей, да мало ли о чем еще;).

Как это работает?

Для начала нужно вспомнить формат заголовка IP-пакета, точнее одно из его полей - TTL (Time To Live). Это восьмибитное поле задает максимальное число хопов (hop - "прыжок" - прохождение дейтаграммы от одного маршрутизатора к другому) в течение которого пакет может находиться в сети. Каждый маршрутизатор,
обрабатывающий эту дейтаграмму, выполняет операцию TTL=TTL-1. Когда TTL становится равным нулю, маршрутизатор уничтожает пакет,
отправителю высылается ICMP-сообщение Time
Exceeded.

Утилита посылает в направлении заданного хоста пакет с TTL=1, и ждет, от кого вернется ответ time exceeded. Отвечающий записывается как первый хоп (результат первого шага на пути к цели). Затем посылаются последовательно пакеты с TTL=2, 3, 4 и т.д. по порядку, пока при некотором значении TTL пакет не достигнет цели и не получит от нее ответ.

*nix traceroute посылает в сторону заданного хоста UDP-пакеты на произвольный порт - скорее всего не занятый другим сервисом (например 28942, 30471) или на зарезервированный, например 0, умолчанию - 33434. Сначала посылается серия из 3-х таких пакетов с TTL=1, по приходу ответов замеряется время прохождения и определяется доменное имя транзитного узла (хотя это зависит от заданных опций). Затем, посылаются очередные серии пакетов с одинаковым TTL, предназначенных для выявления одного и того же хопа. В конце мы получаем от конечного хоста отклик port unreachable (порт недоступен), что означает завершение трассировки.
Стандартный консольный Windows tracert работает точно также, но посылает только ICMP echo request пакеты.

Сам я охотно пользуюсь как стандартным tracert, так и вшитым в CyberKit (достаточно неплохой утилитой
еще является Necrosoft Quick Traceroute). Под Линукс ничего дополнительного посоветовать не могу - юзал только стандартный Debian"овский traceroute:).

В заключение скажу, не бойся экспериментировать - только так можно по настоящему "понять" сеть. Ищи информацию и пользуйся ею. Удачи.

Не всегда сеть работает так, как от нее требуется, иногда определенный компьютер в вашей локальной сети компании, или удаленный может не отвечать. Казалось бы, все работает, все подключено, но похоже на каком-то из узлов, на пути от вашего компьютера, до нужного случается ошибка.

Утилита ping позволяет только определить наличие проблемы, что узел не отвечает, но как узнать где обрывается соединение? Для этого применяется утилита traceroure. В этой небольшой инструкции мы рассмотрим как пользоваться traceroute linux, как понимать ее вывод и определить где же все-таки проблема. Но сначала рассмотрим, как работает traceroute.

Вы, наверное, уже знаете, что вся информация в сети передается в виде пакетов. Поток данных разбивается специальным программным обеспечением на небольшие пакеты и передается через сеть интернет на целевой узел, а там собирается обратно.

Каждый пакет проходит на своем пути определенное количество узлов, пока достигнет своей цели. Причем, каждый пакет имеет свое время жизни. Это количество узлов, которые может пройти пакет перед тем, как он будет уничтожен. Этот параметр записывается в заголовке TTL, каждый маршрутизатор, через который будет проходить пакет уменьшает его на единицу. При TTL=0 пакет уничтожается, а отправителю отсылается сообщение Time Exceeded.

Команда traceroute linux использует UDP пакеты. Она отправляет пакет с TTL=1 и смотрит адрес ответившего узла, дальше TTL=2, TTL=3 и так пока не достигнет цели. Каждый раз отправляется по три пакета и для каждого из них измеряется время прохождения. Пакет отправляется на случайный порт, который, скорее всего, не занят. Когда утилита traceroute получает сообщение от целевого узла о том, что порт недоступен трассировка считается завершенной.

Утилита Traceroute

Перед тем как перейти к примерам работы с утилитой давайте рассмотрим ее синтаксис и основные опции. Синтаксис вызова очень прост:

$ traceroute опции адрес_узла

В качестве адреса может использоваться ip адрес или доменное имя. Рассмотрим основные опции:

• -4 или -6 - использовать ipv4 или ipv6 протокол;
• -I - использовать ICMP пакеты вместо UDP;
• -T - использовать TCP пакеты вместо UDP;
• -F - не фрагментировать пакеты;
• -f - указать TTL с которого нужно начать;
• -g - передавать пакет через указанный шлюз;
• -i - передавать пакет через указанный интерфейс;
• -m - максимальное количество узлов, через которые пройдет пакет;
• -q - количество пакетов, отправляемых за раз, по умолчанию три;
• -n - не узнавать доменные имена;
• -p - указать порт вместо порта по умолчанию;
• -w - установить время ожидания ответа от узла, по умолчанию полсекунды;
• -r - использовать другой роутер вместо того, что указанный в таблице маршрутизации;
• -z - минимальный интервал между пакетами;
• -U - использовать UDP с увеличением номера порта;
• -UL - использовать протокол UDPLITE;
• -D - использовать протокол DCCP;
• --mtu - указать размер пакета;
• -P - протокол, доступны такие значения: raw, dccp, udplite, udp, tcpconn, tcp, icmp.

Это не все опции утилиты, но все основные, которыми вы будете пользоваться. Дальше перейдем практике того, как выполняется трассировка сети Linux.

Примеры трассировки сети в Linux

Например, выполним трассировку до сервера сайт:

sudo traceroute сайт

Как видите, пакет прошел через 6 узлов перед тем, как дойти до цели. На каждый узел отправлялось по три пакета и для каждого из них было засечено время прохождения. И если на одном из узлов возникнет проблема, теперь вы будете знать на каком.

У вас, наверное, возник вопрос, почему время прохождения для некоторых узлов такое долгое? Ведь если выполнить ping, то общее время будет намного меньше. Дело в том, что время засекается для пути пакета туда и обратно. От запроса до ответа. Это раз, но еще нужно учитывать что маршрутизаторы дают высший приоритет для приходящих пакетов, когда для сервисных задержки могут быть более длинными.

Еще, вместо одного узла вы можете видеть звездочки traceroute. Это еще не значит, что он не работает. Это означает что всего лишь он не захотел нам отвечать. Давайте проверим еще что-нибудь, например, публичный DNS google:

sudo traceroute 8.8.8.8

Здесь уже больше узлов, и такая же ситуация со звездочками. Если бы на пути к серверу возникла ошибка, мы бы это увидели. Например, узел 195.153.14.1 нам не ответил и мы смогли отследить запрос только до 212.162.26.169.

sudo traceroute 195.153.14.1

Иногда трассировка с помощью UDP не работает, это может произойти потому, что фаервол блокирует все лишние пакеты. Мы можем воспользоваться ICMP с помощью опции -I.

sudo traceroute history.pl

sudo traceroute -I history.pl

Но трассировка может использоваться не только для обнаружения обрыва в цепочке маршрутизаторов. У нее еще есть достаточно интересное применение по исследованию сети. Например, вы можете попытаться определить использование подсетей провайдером. Отправим три запроса на разные адреса:

sudo traceroute сайт
$ sudo traceroute history.pl
$ sudo traceroute habrahabr.ru

Затем сравните выводы этих команд. Вы увидите, что начальные IP адреса одинаковые. Мы можем сделать вывод, что наш роутер 192.168.1.1 подключен к локальной сети провайдера 195.5.8.0/24, которая, в свою очередь, подключена к сети 10.50.50.0/24 откуда уже получает доступ к внешней сети.