Wireshark TS | 网络路径不一致传输丢包问题
问题背景
网络路径不一致,或者说是网络路径来回不一致,再专业点可以说是网络路径不对称,以上种种说法,做网络方向的工程师肯定会更清楚些,用简单的描述就是:
A 与 B 通讯场景,C 和 D 代表中间路径可能存在的 N 个不同设备
A -> B 方向经过了这样的路径,A — C — B
B -> A 方向经过了这样的路径,B — D — A
以上网络场景实际挺常见的,正常通讯没有任何问题。
开篇明义,此案例就是一个上述场景下的丢包问题,原因已明,简单分享下分析过程。
案例取自 SharkFest 2011《Packet Trace Whispering》
问题信息
数据包跟踪文件基本信息如下:
λ capinfos Session-I1-Case2-pktloss.pcap
File name: Session-I1-Case2-pktloss.pcap
File type: Wireshark/tcpdump/... - pcap
File encapsulation: Ethernet
File timestamp precision: microseconds (6)
Packet size limit: file hdr: 65535 bytes
Packet size limit: inferred: 67 bytes
Number of packets: 71
File size: 5883 bytes
Data size: 13 kB
Capture duration: 11.639492 seconds
First packet time: 2011-02-18 04:26:07.508816
Last packet time: 2011-02-18 04:26:19.148308
Data byte rate: 1141 bytes/s
Data bit rate: 9135 bits/s
Average packet size: 187.20 bytes
Average packet rate: 6 packets/s
SHA256: 9c9e5cd8c6c2ef892efcd5d0302b17407b3943bbc02f6cc676d7457ade452e42
RIPEMD160: de6dde6f5460acb52f399cc491c8cad81c0f5ab3
SHA1: 7e9de2c390e85874cc234a40c33c1f1e2cbc94ae
Strict time order: True
Number of interfaces in file: 1
Interface #0 info:Encapsulation = Ethernet (1 - ether)Capture length = 65535Time precision = microseconds (6)Time ticks per second = 1000000Number of stat entries = 0Number of packets = 71
跟踪文件在 linux 上通过 tcpdump 所捕获,数据包数量并不多,只有 71 个,长度截断为 67 字节,文件数据大小 13K 字节,捕获时长 11.64 秒,平均速率 9135 bps。
统计会话信息中,可见 TCP 流 1 条,客户端 192.168.1.1 -> 服务器端 10.10.10.10 。
专家信息如下,可以看到存在一定数量的(疑似)重传和(疑似)虚假重传现象,符合丢包现象。
问题分析
展开数据包跟踪文件数据包详情如下,
可以看出 TCP Stream 0 并没有捕获到 TCP 三次握手阶段的数据包,但通过 TTL 字段值 128 可判断出捕获点在服务器端上或者靠近服务器端的地方,而 RTT 约为 0.1ms ,并且数据传输的规律是一个数据分段一个 ACK 确认不断交互。
通过点选右下黑色位置,可直接快速跳转到问题所在,可见 TCP 重传和疑似重传等问题。
也可以通过以下显示过滤表达式,快速筛选 TCP 分析中的异常问题,这也是比较常用的技巧。
tcp.analysis.flags
可以看到总共有 10 个匹配数据包,包括来自于服务器端 10.10.10.10 的 TCP 重传,以及来自于客户端 192.168.1.1 的 TCP 虚假重传,为什么会有如此泾渭分明的重传现象呢?
展开 TCP 详细分析,主要如下:
- 服务器端 10.10.10.10 的 TCP 重传
可以看到包括 No.47-48 以及之前的数据包,均正常交互。但从 No.49 Seq 2904 开始,由于一直未收到 ACK ,在约 300ms 左右发生了超时重传 No.50,之后同样一直未收到 ACK,产生了不断超时重传现象,间隔 300ms、600ms、1.2s 、1.2s、1.2s 和 2.4s。
特殊的地方在于,每一次超时重传的时候有时还会带上新的数据分段,TCP Len 不断变大,但同样没有收到任何确认。
- 客户端 192.168.1.1 的 TCP 虚假重传
不同于最初一个数据分段一个 ACK 确认不断交互的传输规律,经过服务器 10.10.10.10 的连续单方向数据传输无响应后,客户端 192.168.1.1 在 No.58 发送了一个数据分段 Len 11 ,并且可以看到服务器端 10.10.10.10 正常回复了 ACK 确认收到,但是在 200ms 后,客户端 192.168.1.1 仍然产生了超时重传现象,之后的现象依旧,不断重传,间隔 200ms、400ms、800ms 和 1.6s。
为什么是 TCP 虚假重传? 这是因为在数据包跟踪文件中,有数据分段,也有 ACK 确认,所以 Wireshark 基于上下文综合判断,该重传属于 TCP 虚假重传现象。
实际上再想到开篇提到的网络路径不一致问题,就可以明白整个过程。
- 由于服务器端发送的数据分段无法正常收到 ACK 确认,因此产生了 TCP 超时重传,注意这里丢失的是服务器端发送方向的数据分段;
- 而客户端 -> 服务器端传输方向,数据分段可以正常发送且能收到,但服务器端返回的 ACK 数据包同样无法返回至客户端,所以客户端产生了 TCP 超时重传,注意这里丢失的是服务器端发送方向的 ACK;
- 因此根本原因出现在服务器端 -> 客户端传输的方向,在某一个时点开始,传输的任何数据包均无法正常到达客户端。
经过长时间的不断跟踪,最后查明问题是在单向路径上的一台交换机引擎软件 BUG 引起。
问题总结
我们可能无法确定根因,但数据包分析可以为我们指明正确的方向。
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