一个网络问题的解决

网络环境：



前提：所有涉及的机器都允许ping通过，手头只有上图中的机器。
问题描述：在PC上ping 10.11.12.13，无法联通，但是在路由器上却能ping通10.11.12.13。
排查过程：
1. 确定路由器的ip_forward为1。
结论：路由器可以路由。
2. 确定路由器上配置正确的路由和NAT，以及清空路由器iptables的filter表。
结论：可以暂时忽略路由器故障。
3. 在2之后重新在PC上ping 10.11.12.13，仍然不通。
结论：大体上是PC的问题。
4. 在PC上删除除了到服务器10.11.12.13之外的任何路由，确认仅有一条到外网的路由。
目的：去掉尽可能多的干扰因素。
5. 在PC上ping路由器，同时在PC以及路由器上抓取icmp包，能ping通且PC上抓包成功，路由器上没有抓到任何包（tcpdump时要加上-e -vv参数，显示以太头）。
结论：a.路由生效了；
b.可能是ip冲突，但是不排除路由器网络协议栈故障。
6. 分析步骤6中tcpdump的结果中的以太头以及执行arp命令，得到目的地址的mac为A，然后在路由器上执行ip link show或者ifconfig得到相关ip地址的mac地址为B，A和B不等。
结论：数据包送往了错误的目的地。
7. 清除PC上的arp缓存，然后再次执行ping 192.168.1.1，同时在PC和路由器上抓取arp包，发现送出一个arp request，同一局域网内回复了两条arp reply。
结论：局域网内一定有ip冲突，定位一个问题，但是不排出是否还有其它问题导致网络不通。
8. 清除PC的arp缓存，然后用arp命令强行配置arp缓存而不是让PC自动学习：arp -s “192.168.1.1” B(步骤6中的B)，之后重新ping 192.168.1.1，这次则通了，ping 10.11.12.13，也通了。
结论：导致网络不通的问题确实是由于ip冲突进而arp学习错误导致。
补充说明：由于我们无法确定和路由器冲突的主机的位置以及用途，因此不能拔掉冲突主机，又因为我们不知道详细网络ip配置情况，如果修改了路由器的ip则可能引入新的ip冲突，因此不能修改路由器的ip，故只能强制设置arp映射，这只是为了定位问题，实际中应该避免强制配置arp映射，几乎任何OS内核的TCP/IP协议栈的实现中，都会实现arp过程，包括学习，缓存，失效等事件。
注解：用traceroute命令可以查看数据通路情况，但是在某一跳打印一排”*”并不能说明链路不通，而可能是中间路由器屏蔽了ttl死亡的icmp回应或者回应超时导致，因此traceroute如果失败，一定要采取别的排错方案。现将traceroute的原理列为下：
本质上在linux中，traceroute是由UDP实现的，目的端口采用一个很大的端口。Traceroute的执行过程其实是一系列ttl死亡的过程，首先源主机发送一个ttl为1的udp包，然后到达去往目的地址的第一跳之后，转发之前，递减ttl之后发现ttl为0了，因此回应一个ttl已死的icmp报告，源主机接收后视为第一跳，打印之，接下来发送ttl为n++(n>1)的udp数据包…traceroute有一个等待时间参数-w waittime，并且每一个ttl重复次数参数-q nqueries，一般默认每个ttl尝试发送3个udp包，每次等待waittime时间，等一次不回应icmp则打印一个”*”， nqueries次都不回应者则将ttl+1继续，因此如果一路上所有的路由器都屏蔽了ttl已死的回应或者发送udp数据包和中间路由器发送ttl已死回应的间隔大于waittime（这是可能的，很多路由器将回应这种icmp数据包视为额外的行为，因此将之安排在优先级比较低的内核线程中执行，回复超时是经常的事）的话，那么源主机将完全打印”* * * …”，但是最终链路还是通的，数据到达目的地时会回应一个“端口不可达”消息，如果想尝试一下上述论述，请执行：traceroute W -w M -q N，W尽可能远，不易达，M尽可能小，N随意，结果几乎是很多行的”*”，每行N个，如果去往W的网络异常顺利，则也有可能出现不是全*的行，总之，traceroute只是能给出一个大致的路线，并不是唯此一条，甚至同一次执行traceroute中，ttl为n+1时所走的路由和ttl为n时所走的路由都有可能不同。在windows中tracert发送的是一个icmp request的数据包，收到icmp reply时停止，并不是通过udp实现的，但是ttl死亡机制和linux一致。
因此，网络排错的步骤中使用的命令一般为：traceroute/tracert，netstat，ping，iptables，route，ifconfig ，ip，arp，tcpdump。
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