Диагностика сетевого подключения (ping, arp, traceroute, dig, nslookup)

В данной статье мы будем опираться на использование протокола IP версии 4. Согласно стандартам, определяющим работу этого протокола, каждое устройство, подключенное к сети, должно иметь как минимум IP-адрес и маску подсети — параметры, которые позволяют уникально идентифицировать устройство в пределах определенной сети. В такой конфигурации устройство может обмениваться сетевыми пакетами с другими устройствами в пределах той же самой логической сети. Если к этому набору параметров добавить адрес шлюза по умолчанию — наш сервер сможет связываться с хостами, находящимися за пределами локального адресного пространства.

В случае каких-либо сетевых проблем в первую очередь проверяем, не сбились ли настройки сетевого интерфейса. Например, команды ip addr или ifconfig выведут IP-адрес и маску сети:

В выводе команды виден перечень сетевых интерфейсов, распознанных операционной системой. Интерфейс lo — это псевдоинтерфейс (loopback). Он не используется в реальных взаимодействиях с удаленными хостами, а вот интерфейс с именем ens192 — то, что нам нужно (именование сетевых интерфейсов различается в разных ветках и версиях ОС Linux). IP-адрес и маска сети, назначенные этому интерфейсу, указаны в поле inet — /24 после адреса обозначают 24-битную маску 255.255.255.0.

Теперь проверим, указан ли шлюз по умолчанию. Команды ip route или route покажут имеющиеся маршруты:

В таблице маршрутизации мы видим, что имеется маршрут по умолчанию (обозначается либо ключевым словом default, либо адресом 0.0.0.0). Все пакеты, предназначенные для внешних сетей, должны направляться на указанный в маршруте адрес через обозначенный сетевой интерфейс.

Если в настройках интерфейса есть ошибки, их необходимо исправить — помогут в этом другие статьи, для ОС Ubuntu 18.04 или CentOS. Если же все верно — приступаем к диагностике с помощью утилиты ping. Данная команда отправляет специальные сетевые пакеты на удаленный IP-адрес (ICMP Request) и ожидает ответные пакеты (ICMP Reply). Таким образом можно проверить сетевую связность — маршрутизируются ли сетевые пакеты между IP-адресами отправителя и получателя.

В данном случае видим, что на оба сетевых пакета, отправленных на адрес нашего шлюза по умолчанию, получены ответы, потерь нет. Это значит, что на уровне локальной сети со связностью все в порядке. Помимо количества полученных/потерянных сетевых пакетов мы можем увидеть время, которое было затрачено на прохождение запроса и ответа – параметр RTT (Round Trip Time). Этот параметр может быть очень важен при диагностике проблем, связанных с нестабильностью связи и скоростью соединения.

В случае, если при использовании команды ping пакеты от шлюза (или другого хоста, находящегося в одной локальной сети с сервером-отправителем) в ответ не приходят, стоит проверить сетевую связность на уровне Ethernet. Здесь для коммуникации между устройствами используются так называемые MAC-адреса сетевых интерфейсов. За разрешение Ethernet-адресов отвечает протокол ARP (Address Resolution Protocol) и с помощью одноименной утилиты мы можем проверить корректность работы на этом уровне. Запустим команду arp –n и проверим результат:

Команда выведет список IP-адресов (так как был использован аргумент –n), и соответствующие им MAC-адреса хостов, находящиеся в одной сети с нашим сервером. Если в этом списке есть IP, который мы пытаемся пинговать, и соответствующий ему MAC, значит сеть работает и, возможно, ICMP-пакеты, которые использует команда ping, просто блокируются файрволом (либо со стороны отправителя, либо со стороны получателя). Подробнее об управлении правилами файрвола рассказано здесь и здесь.

Часто используемые параметры:

• arp –n — вывод содержимого локального arp-кэша в числовом формате. Без этой опции будет предпринята попытка определить символические имена хостов;
• arp –d адрес — удаление указанного адреса из кэша. Это может быть полезно для проверки корректности разрешения адреса. Чтобы убедиться, что в настоящий момент времени адрес разрешается корректно, можно удалить его из кэша и снова запустить ping. Если все работает правильно, адрес снова появится в кэше.

Если все предыдущие шаги завершены корректно, проверяем работу маршрутизатора — запускаем ping до сервера за пределами нашей сети, например, 8.8.8.8 (DNS-сервис от Google). Если все работает корректно, получаем результат:

В случае проблем на этом шаге, нам может помочь утилита traceroute, которая используя ту же логику запросов и ответов помогает увидеть маршрут, по которому движутся сетевые пакеты. Запускаем traceroute 8.8.8.8 –n и изучаем вывод программы:

Первым маршрутизатором на пути пакета должен быть наш локальный шлюз по умолчанию. Если дальше него пакет не уходит, возможно проблема в конфигурации маршрутизатора и нужно разбираться с ним. Если пакеты теряются на дальнейших шагах, возможно, есть проблема в промежуточной сети. А, возможно, промежуточные маршрутизаторы не отсылают ответные пакеты. В этом случае можно переключиться на использование другого протокола в traceroute.

Разобравшись с сетевой связностью и маршрутизацией приходим к следующему этапу — разрешение доменных имен. В большинстве случаев в работе с удаленными сервисами мы не используем IP-адреса, а указываем доменные имена удаленных ресурсов. За перевод символических имен в IP-адреса отвечает служба DNS — это сеть серверов, которые содержат актуальную информацию о соответствии имен и IP в пределах доверенных им доменных зон.

Самый простой способ проверить работает ли разрешение имен — запустить утилиту ping с указанием доменного имени вместо IP-адреса (например, ping ya.ru). Если ответные пакеты от удаленного сервера приходят, значит все работает как надо. В противном случае нужно проверить прописан ли DNS-сервер в сетевых настройках и удается ли получить от него ответ.

Способы выяснения какой DNS-сервер использует наш сервер различаются в зависимости от используемой версии и дистрибутива ОС Linux. Например, если ОС используется Network Manager для управления сетевыми интерфейсами (CentOS, RedHat и др.), может помочь вывод команды nmcli:

В настройках сетевого интерфейса, в разделе DNS configuration, мы увидим IP-адрес сервера. В Ubuntu 18.04 и выше, использующих Netplan, используем команду systemd-resolve --status:

Используемый сервер также будет указан в настройках интерфейса, в разделе DNS Servers. В более старых версиях Ubuntu потребуется проверить содержимое файлов /etc/resolve.conf и /etc/network/interfaces. Если сервер не указан, воспользуйтесь статьей для ОС Ubuntu 18.04 или CentOS, чтобы скорректировать настройки.

Проверить работу сервиса разрешения имен нам помогут утилиты nslookup или dig. Функционально они почти идентичны: G-вывод утилиты dig содержит больше диагностической информации и гибко регулируется, но это далеко не всегда нужно. Поэтому используйте ту утилиту, которая удобна в конкретной ситуации. Если эти команды недоступны, потребуется доставить пакеты на CentOS/RedHat:

yum install bind-utils

для Debian/Ubuntu:

sudo apt install dnsutils

После успешной установки сделаем тестовые запросы:

dig ya.ru

В разделе Answer Section видим ответ от DNS сервера — IP-адрес для A-записи с доменным именем ya.ru. Разрешение имени работает корректно:

nslookup ya.ru

Аналогичный запрос утилитой nslookup выдает более компактный вывод, но вся нужная сейчас информация в нем присутствует.

Что же делать, если в ответе отсутствует IP-адрес? Возможно, DNS-сервер недоступен. Для проверки можно отправить тестовый запрос на другой DNS-сервер. Обе утилиты позволяют эти сделать. Направим тестовый запрос на DNS-сервер Google:

Если имена разрешаются публичным DNS-сервером корректно, а установленным по умолчанию в ОС нет, вероятно, есть проблема в работе этого DNS-сервера. Временным решением данной проблемы может быть использование публичного DNS-сервера в качестве сервера для разрешения имен в операционной системе. В том случае, если разрешение имен не работает ни через локальный, ни через публичный DNS сервер — стоит проверить не блокируют ли правила файрвола отправку на удаленный порт 53 TCP/UDP пакетов (именно на этом порту DNS-серверы принимают запросы).

Как обычно, полный набор опций и параметров для указанных утилит можно найти во встроенной справке операционной системы, используя команду man.