本文档介绍如何在思科路由器上使用 ping 和 traceroute 命令。

本文档没有任何特定的要求。

本文档不限于特定的软件和硬件版本。

本文档中的信息都是基于特定实验室环境中的设备编写的。本文档中使用的所有设备最初均采用原始（默认）配置。如果您的网络处于活动状态，请确保您了解所有命令的潜在影响。

有关文件规则的更多信息请参见“ Cisco技术提示规则”。

注意：生产路由器上使用的任何debug命令都可能导致严重问题。在发出debug命令之前，请阅读使用Debug命令部分。

在本文档中，此基本配置用于本文中的示例：

IP和路由器的基本配置

ping命令是排除设备可访问性故障时非常常用的方法。它使用一系列的 Internet 控制消息协议 (ICMP) 回声消息以确定以下内容：

远程主机是处于活动还是非活动状态。

用于与主机通信的往返延迟。

数据包丢失。

ping 命令首先向一个地址发送一个回声请求数据包，然后等待应答。只有在以下情况下，ping 才是成功的：

回声请求到达目标，并且

目标能够在称为“超时”的预先确定的时间内将回声应答返回到源。在 Cisco 路由器上，此超时默认值为两秒。

无法更改 ping 数据包的 TTL 值。

下面的代码示例显示启用debug ip packet detail命令后的ping命令。

警告：在生产路由器上使用debug ip packet detail命令时，可能导致高CPU利用率。这可能会导致性能严重下降或网络中断。

可能的ICMP类型值

Ping工具的可能输出字符

如果无法成功ping通IP地址，请考虑本节中列出的原因。

下面是一些未成功的ping尝试的示例，它们可以确定问题所在，以及应该采取什么措施来解决问题。此示例随网络拓扑图一起显示：

路由器问题

尝试从Router1 ping Router4:

结果：

警告：在生产路由器上使用debug ip packet命令时，可能导致高CPU利用率。这可能会导致性能严重下降或网络中断。 

由于Router1上没有运行任何路由协议，因此它不知道将数据包发送到何处，从而导致出现“不可路由”消息。

向Router1添加静态路由：

结果：

检查Router2上出现了什么问题：

Router1正确地将数据包发送到Router2，但Router2不知道如何访问地址172.16.4.34。Router2 向 Router1 发送回一条“unreachable ICMP”消息。

在Router2和Router3上启用路由信息协议(RIP):

结果：

Router1向Router4发送数据包，但Router4不发送应答。

Router4上可能出现的问题：

路由器4收到ICMP数据包，并尝试对172.16.12.1做出应答，但由于它没有通向此网络的路由，因此它失败了。

向Router4添加静态路由：

现在，双方可以相互访问：

这种情况下接口停止不再工作。在下一个示例中，尝试从Router1 ping Router4:

由于路由是正确的，请逐步排除故障。尝试ping Router2:

在上一个示例中，问题出在Router2和Router3之间。一个可能性是 Router3 上的串行接口已被关闭：

这很容易解决：

在此场景中，仅允许telnet流量通过接口Serial0进入Router4。

尝试ping Router4:

access-list命令的末尾始终有一个隐式deny all。 这意味着进入Router4的Serial 0接口的ICMP数据包被拒绝，并且Router 4会向原始数据包的源发送ICMP“administratively prohibited unreachable”消息，如debug消息所示。解决方案是在access-list命令中添加此行：

在本场景中，这是以太网连接：

地址解析协议问题

在本示例中，ping由于“encapsulation failed”消息而无法运行。这意味着路由器知道必须在哪个接口上发送数据包，但不知道如何发送。在这种情况下，您需要了解地址解析协议(ARP)的工作原理。

ARP是一种用于将第2层地址（MAC地址）映射到第3层地址（IP地址）的协议。您可以使用show arp命令进行检查：

返回“封装失败”问题，但这次启用debug arp命令：

前面的输出显示，Router4广播数据包并将其发送到以太网广播地址FFFF.FFFF.FFFF。此处，0000.0000.0000表示Router4查找目标172.16.100.5的MAC地址。由于在本示例中请求ARP时它不知道MAC地址，因此它使用0000.000.000作为从接口Ethernet 0发出的广播帧中的占位符，并询问哪个MAC地址对应于172.16.100.5。如果没有应答，则与show arp输出中的IP地址对应的MAC地址将标记为不完整：

在一个预先确定的时段之后，将从 ARP 表中清除此不完整条目。只要MAC地址不在ARP表中，ping就会由于“encapsulation failed”而失败。

默认情况下，如果您在两秒内未从远程端收到应答，则 ping 将失败：

在具有低速链路或较长延迟的网络上，两秒是不够的。您可以使用扩展ping更改此默认值：

有关扩展ping命令的详细信息，请参阅了解扩展ping和扩展traceroute命令。

在上一个示例中，当超时增加时，ping操作成功。

注：平均往返时间超过两秒。

此示例是一个常见场景：

正确的源地址

在Router1上添加LAN接口：

从 LAN 上的站点可以 ping 通 Router1。从 Router1 可以 ping 通 Router2。但从 LAN 上的站点，无法 ping 通 Router2。

可以从 Router1 ping 通 Router2，是因为默认情况下，您将使用传出接口的 IP 地址作为 ICMP 数据包中的源地址。Router2没有关于这个新LAN的信息。如果它必须回复来自此网络的数据包，它不知道如何处理该数据包。

警告：在生产路由器上使用debug ip packet命令时，可能会导致CPU使用率过高。这可能会导致性能严重下降或网络中断。

上一个输出示例有效，因为发送的数据包的源地址是172.16.12.1。要模拟来自LAN的数据包，您需要使用扩展ping:

这次，源地址是10.0.0.1，它不起作用。发送数据包，但未收到响应。要解决此问题，请在Router2中添加指向10.0.0.0的路由。基本规则是ping设备还必须知道如何向ping源发送应答。

数据包输入路由器时，路由器尝试在中断级别进行转发。如果无法在相应的缓存表中找到匹配项，数据包将在传入接口的输入队列中排队以等待处理。将始终处理某些数据包，但是需要适当的配置并在稳定的网络中进行，已处理数据流包的速率决不能导致输入队列拥塞。如果输入队列已满，将丢弃数据包。

虽然接口处于工作状态，但由于输入队列丢弃过多，您无法对设备执行ping操作。您可以使用show interface命令检查输入丢弃。

从输出中可以看到，输入队列丢弃率较高。请参阅排除输入队列丢弃和输出队列丢弃故障以对输入/输出队列丢弃进行故障排除。

traceroute 命令用于搜索数据包在传输到它们的目标时实际采用的路由。设备（例如路由器或 PC）向远程主机的无效端口地址发送用户数据报协议 (UDP) 数据报序列。

发送了三个数据报，每一个数据报都具有一个值设置为 1 的存活时间 (TTL) 字段。TTL值1会使数据报在到达路径中的第一台路由器后立即变为“超时”；然后，此路由器以ICMP超时消息(TEM)进行响应，表示数据报已过期。

现在将发送另外三条 UDP 消息，每条 UDP 消息的 TTL 值设置为 2，这导致第二台路由器返回 ICMP TEM。此过程将持续，直到数据包实际到达另一个目标。由于这些数据报尝试访问目标主机上的无效端口，因此会返回ICMP端口不可达消息，并指示不可达端口；此事件向Traceroute程序发出已完成操作的信号。

此命令的真正目的是记录每条 ICMP 超时消息的源，以提供对数据包到达目标所采用的路径的跟踪。

这是使用TTL=1发送的第一个数据包序列。第一台路由器(在本例中为Router2(172.16.0.12))丢弃数据包，并向源(172.16.12.1)发回type=11 ICMP消息。这对应于超时消息。

对于TTL=2的Router3(10.0.3.23)，会出现相同的过程：

在TTL=3的情况下，最终到达Router4。这次，由于端口无效，因此 Router4 向 Router1 发送回 type=3 （目标不可达消息）和 code=3（表示端口不可达）的 ICMP 消息。

下表列出了traceroute命令输出中可能出现的字符。

IP Traceroute 文本字符

您可以使用ping 和traceroute命令获取往返时间(RTT)。这是发送响应信息包并获得回复所需的时间。这样可以大致了解链路上的延迟。但是，这些数字用于性能评估不够精确。

数据包目标是路由器本身时，此数据包必须通过进程进行交换。处理器必须处理来自此数据包的信息并发送回应答。这不是路由器的主要目标。通过定义，将路由器构建为对数据包进行路由。已应答的ping将作为尽力而为服务提供。

为了说明这一点，这是从Router1 ping Router2的示例：

RTT 大约是四毫秒。在 Router2 上启用了一些处理密集的功能之后，尝试从 Router1 ping Router2。

此时，RTT 已显著增加。Router2相当繁忙，优先级是不应答ping。测试路由器性能的更好方法是使用通过路由器的流量。

通过路由器的流量

然后，流量会进行快速交换，并由具有最高优先级的路由器处理。基本网络说明如下：

基本网络3路由器

从Router1 ping Router3:

流量通过Router2进行快速交换。在Router2上启用进程密集型功能：

几乎没有任何区别。这是因为，在 Router2 上，数据包现在是在中断级别处理的。

使用 debug 命令之前，请参阅有关 Debug 命令的重要信息。

本文中使用的debug命令显示了使用ping或traceroute命令时会发生什么情况。这些命令可帮助您排除故障。但是，在生产环境中，调试时必须小心使用。如果您的 CPU 功能不够强，或者您有大量的需要通过进程交换的数据包，则它们可能很容易地使您的设备停止运行。有两个方法可以将 debug 命令对路由器的影响减到最小。一个方法是使用访问列表以减少您希望监控的特定数据流的流量。

例如：

使用此配置，Router4 只打印与访问列表 150 匹配的调试消息。从Router1发出的ping命令将显示以下消息：

问题的答案不是来自Router4，因为这些数据包与访问列表不匹配。要查看它们，请添加：

结果：

降低debug命令影响的另一种方法是缓冲调试消息，并在关闭调试后使用show log命令显示这些消息：

ping 和traceroute命令是很有用的实用程序，可用于排除网络访问故障。他们还非常易用。网络工程师广泛使用这两个命令。