TCP/IP Troubleshooting. Jochen Reinwand RRZE-Kolloquium Praxis der Datenkommunikation 5. November 2014

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1 TCP/IP Troubleshooting Jochen Reinwand RRZE-Kolloquium Praxis der Datenkommunikation 5. November 2014

2 Gliederung Grundlagen und Theorie Grundgedanke, Entstehung Referenz-Modelle, TCP/IP, Routing Technische Details IP-Adressen, Medien, ARP, ICMP, TCP, UDP Einstellungen IP-Adresse, Netzmaske, Router, DNS-Server Windows Fehlersuche ipconfig, ping, traceroute, netstat, nslookup, Wireshark 2

3 Grundlagen und Theorie Grundgedanke, Entstehung Referenz-Modelle, TCP/IP, Routing 3

4 Internet Vorher: Großrechner mit Terminals Nachher: Viele Rechner mit Netz Internet als Netz der Netze 1957 Sputnik-Schock ARPA (Advanced Research Projects Agency) 1969 ARPANET 4 Standorte 1972 ARPANET 34 Standorte 1974 TCP (Transmission Control Protocol) 1978 TCP v4 (Trennung in TCP/IP Internet Protokoll) Januar Einführung im ARPANET ,3 Mio. Hosts Mrd. Hosts 4

5 Internet 5

6 Internet Standardisierung IAB (Internet Architecture Board) Plant und koordiniert Entwicklung der Internet-Architektur und die Standardisierung der Protokolle IETF (Internet Engineering Task Force) Technische Weiterentwicklung (kurzfristig) IRTF (Internet Research Task Force) Forschung (langfristig) RFC (Requests for Comments) Dokumente (technisch und organisatorisch) ISO-OSI-Referenzmodell (Open Systems Interconnect) 6

7 Internet Datenpaket Verbindungslos Einzelne Pakete voneinander unabhängig Zerlegung / Zusammensetzung Routing Rechner A Rechner B Fragment 1 Fragment 2 7

8 Internet Netz / subnet Gerät / host 8

9 Internet Netz / subnet Gerät / host Vermittlung / router 9

10 HTTP TCP TCP IP Link IP Link IP Link Link Punkt zu Punkt HTTP Ende zu Ende TCP/IP Schichtenmodell 10

11 TCP/IP Schichtenmodell Anwendung/Application, bsp HTTP Protokoll Daten Dienst T C P Daten I P T C P Daten I P T C P Daten Transport/Transport, bsp TCP Vermittlung/Network, bsp IP M A C Sicherung/Link, bsp Ethernet C R C Bitübertragung/Physical, bsp Kabel 11

12 TCP/IP im OSI Modell 12

13 TCP/IP im OSI Modell 13

14 Technische Details IP-Adressen, Medien, ARP ICMP, TCP, UDP 14

15 IP-Adressen CIDR im Netz / Bit Netz-Id Bit Host-Id im Netz / Bit Netz-Id Bit Host-Id Nützliches Tool: 15

16 Medien Ethernet Kupfer 10/100/1000/... Glasfaser 100/1000/10.000/... Weitere Steigerungen praktisch vollzogen ATM (Asynchronous Transfer Mode) Classical IP over ATM LAN Emulation Eigentlich tot, aber teilweise noch Basis für DSL Serial SLIP (Serial Line IP) PPP (Point-to-Point Protocol) PPP immer wieder irgendwie in Verwendung. DSL: PPPoE DSL (Digital Subscriber Line) WLAN/WiFi (Wireless LAN) Dem Ethernet ähnlich konstruiert 16

17 ARP (Address Resolution Protocol) Address Resolution Protocol Welche MAC gehört zu dieser IP? Innerhalb des Subnetzes per Broadcast IP: MAC: BC:9A:78:56:34:12 1. Wer ist ? Ausgangsrechner IP: MAC: BC:9A:78:56:34:12 Ausgangsrechner 2. Ich bin mit BC:9A:78:56:34:12 17

18 ICMP (Internet Control Message Protocol) Internet Control Message Protocol Fehler- und Kontroll-Meldungen Steht neben IP, bzw ist Spezialform Type Field Beschreibung Echo Reply Destination Unreachable Source Quench Redirect Echo Request Time Exceeded... Code Value Beschreibung Network unreachable Host unreachable Protocol unreachable Port Unreachable Fragmentation needed, DF set Source route failed... 18

19 TCP (Transmission Control Protocol) Erstes Transportprotokoll auf IP Definiert Ende-zu-Ende-Verbindung Bietet gesicherte Übertragung Flusskontrolle (Flow Control) Überlastkontrolle (Congestion Control) Dominiert im Weitverkehrsbereich Datenstromschnittstelle 19

20 TCP Socket-Konzept Dient der eindeutigen Identifikation eines Dienstes auf einem Rechner Prozess Port auf einem Rechner durch eindeutige Portnummer identifiziert Formal eine TCP-Verbindung wird durch ein 5-Tupel charakterisiert: {Protokoll; lokale Adr.; lokaler Port; entfernte Adr.; entfernter Port} Beispiel: {tcp; ; 1022; ; 22} > netstat -an grep ESTABLISHED ESTABLISHED 20

21 Beispiele für TCP-Anwendungen ssh Secure Shell Zugriff auf entfernte Rechner Wie ein angeschlossenes Terminal Port 22 FTP File Transfer Protocol Datenübertragung von/zu einem entfernten Rechner Zwei Verbindungen (für Kommandos und Datenübertragung) Port 20 (Daten), Port 21 (Kommandos) SMTP Simple Mail Transfer Protocol Elektronische Post Port 25 HTTP Hypertext Transfer Protocol Das World-Wide-Web Port 80 21

22 Aufbau eines TCP-Pakets Source Port HLEN Destination Port Sequence Number Acknowledge Number Reserved Code Bits Window Checksum Urgent Pointer Options Padding Data Source Port / Destination Port Prozess-Identifikation auf Quell- und Zielrechner Sequence Number / Acknowledge Number Flusskontrolle HLEN Länge des Headers in 32 Bit-Worten Checksum Prüfsumme (beinhaltet auch einen Teil des IP-Headers) 22

23 TCP - Aufbau einer Verbindung Rechner 1 Rechner 2 Verbindungsaufbau Send SYN seq=x Send SYN/ACK seq=y, ack=x+1 Send ACK seq=x+1, ack=y+1 Receive ACK Datenübertragung Send Packet x+1 Receive Packet x+1 Send ack=x+2 Receive ack=x+2 23

24 UDP (User Datagram Protocol) ungesichertes Transportprotokoll effizienter als TCP im LAN-Bereich keine Flusskontrolle Anwendung muss Datenverluste selber behandeln Einsatz für Multimedia-Anwendungen Oft Probleme mit (stateful) Firewalls 24

25 Beispiele für UDP-Anwendungen NFS (Network File System), nicht mehr seit NFSv4 NIS (Network Information System), veraltet SNMP (Simple Network Management Protocol) RTP (Realtime Transport Protocol), für Multimedia over IP DNS (Domain Name Service), Requests 25

26 IP-Adresse Domain-Name IP-Adressen: sind schwer zu merken ändern sich (zwangsläufig) Domain Namen: ftp.uni-erlangen.de automatische Auflösung durch Nameserver hierarchisch (Zonen; root-nameserver) verteilt 26

27 Einstellungen IP-Adresse, Netzmaske, Router, DNS-Server Windows 27

28 Einstellungen am Rechner Minimale Angaben bei manueller Konfiguration: IP-Adresse Netzmaske Standard-Gateway (Router) DNS-Server Oder: DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) Kümmert sich um komplette Konfiguration alleine 28

29 Windows Einstellungen 29

30 Windows Einstellungen 30

31 Windows Einstellungen 31

32 Windows Einstellungen 32

33 Fehlersuche ipconfig, ping, traceroute, netstat, nslookup, Wireshark 33

34 Fehlersuche Systemtools ipconfig Windows Hauptsächlich zur Information ifconfig Unix / Linux Universelles Tool zur Konfiguration In der Regel nur Manipulation des laufenden Systems! ip Mächtigerer Ersatz für ifconfig unter Linux In der Regel nur Manipulation des laufenden Systems! netstat Windows und Linux Anzeige von dynamischen Statusinformationen 34

35 ipconfig 35

36 ipconfig 36

37 netstat 37

38 Fehlersuche Aktive Tests nslookup / dig Interaktion mit DNS Wichtiger Teil der Netzverfügbarkeit ping ICMP Echo Request Response Problematisch: Priorisierung und Limitierung Hilfreiche Ziele: Eigene Adresse, Router, Name-Server traceroute, tracert, tracepath, mtr UDP, ICMP oder TCP steigende TTL ICMP Heutige, netzinterne Probleme meist zu komplex Probleme wie ping, zusätzlich Load Balancing und MPLS Interpretation schwer Fehldiagnosen Wireshark (früher: Ethereal) Detaillierte Analyse durch Sniffing 38

39 nslookup und ping 39

40 tracert 40

41 Wireshark 41

42 Vielen Dank! 42