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网络基本功(二十四):Wireshark抓包实例分析TCP重传

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TCP发送一个或一组报文,会等待收到报文的确认信息。重传,即发生在报文没有到达或确认信息没有及时返回的情况下。当发现网速变慢时,原因之一可能就是重传。发生重传的原因有多种,在客户机或服务器两边端口应用Wireshark有助于诊断问题。本文通过抓包实例阐述各种可能性。

诊断过程:

在相应端口开始抓数据。
找到Analyze | Expert Info菜单。
在Notes之下,查找Retransmission。
点击(+)符号即可打开重传列表。鼠标点击各行可在抓包面板看到重传报文。
现在问题来了,怎样定位问题呢?
通过以下方式查看重传来自哪里:

在Expert Info窗口一个一个查看报文,在抓包面板查看哪些是重传报文(适合于有经验的用户)
在报文面板,配置显示过滤器expert.message == “Retransmission (suspected)”,即可看到抓包文件中所有重传报文
应用过滤器,在Statistics & Conversations窗口查看Limit to display filter部分。

Case 1:重传至多个目的地址

以下截屏中,可看到有多次重传,分布于多台服务器,目的端口号为80(HTTP)。也可以发现重传由端口10.0.0.5发送,因此报文是丢失在发往Internet的途中,或确认信息没有及时从web服务器发回。




问题发生在发往Internet的线路上,怎样知道是什么问题呢?

从Statistics菜单,打开IO Graph。
本例中,可看到链路负载非常低。可能是有故障,或有另一条高负载链路。
可以通过登录到通信设备或SNMP浏览器查看引起重传的原因:报文丢失及错误。参考以下截屏:




Case 2:重传至单一连接

如果所有重传发生于同一IP,同一TCP端口号,则可能是慢速应用引起。看以下截屏:




对于单一连接的重传,进行以下操作:

从Statistics菜单打开Conversations,选择Limit to display filter,可以看到所有发生重传的会话,本情况下,是一个单一会话。
如下图所示,通过选择IPv4标签可看到从哪个IP地址重传:




3. 如下图所示,通过选择TCP标签看到重传来自哪一端口:




要定位问题,进行以下步骤:

查看IO graph,确保链路不忙。(链路忙的表征例如流量接近带宽。例如,带宽为10Mbps,在IO graph中看见流量接近10Mbps,这就表明链路负载较高。不忙的链路IO会有很多高低起落,峰值以及空闲间隙)。
如果链路不忙,则可能是服务器对于IP地址10.1.1.200有问题(10.90.30.12发送了绝大多数重传,所以可能是10.1.1.200响应较慢)
从报文面板可以看出应用是FTP数据。有可能FTP服务器工作于active模式。因此在端口2350打开连接,服务器将端口更改为1972,所以可能是慢速FTP软件响应问题引起的重传。


Case 3:重传模式

观察TCP重传的一个重要考量是是否能看出一些重传模式。在以下截屏中,可以看见所有重传来自单一连接,位于客户端与服务器的NetBIOS会话服务(TCP端口139)。




看起来像一个简单的服务器/客户端问题,但查看抓包面板,如下图所示:




可以看见重传总是周期性的每30ms发生一次。问题是由于客户端在软件中执行了财务进程,导致软件每30-36ms就减速一次。

Case 4:应用无响应导致重传

另一个可能导致重传的原因是客户端或服务器没有响应请求。这种情况下,会看到五次重传,时间也会逐渐延长。五次连续重传后,发送方认为连接断开(某些情况下,会发送reset来关闭连接,取决于软件实施)。断开连接之后,可能会发生两件事情:

发送SYN请求至客户端,以打开一个新的连接。这种情况下用户会看到应用冻结,过了15-20秒之后重新开始工作。
不发送SYN,用户需要重新运行应用程序(或应用程序的一部分)

下图显示了打开新连接的情况:




Case 5:由于延时变化导致重传

TCP能够充分容忍延时,前提是延时大小不发生变化。当延时改变时,就会发生重传。诊断是否由该原因引起的方法:

第一件事是ping目的地址,并且得到检查通信链路延时的第一条信息。
检查延时变量,可能由以下原因引起:

由于不稳定或繁忙通信链路引起。这种情况下,可以看到ping命令的延时变化,通常由于带宽较窄。
由于应用过载或资源不足,这种情况下,只有该应用发生很多重传。
通信设备过载(CPU,缓存)引起延时。检查方式直接连接通信设备。

3. 使用Wireshark工具诊断延时问题。

如果重传达到0.5个百分比,性能就会下降,断开连接将会达到5个百分比。这取决于应用及其对于重传的敏感性。

定位重传问题

当你看到通信链路上发生重传,进行以下步骤:

定位问题——是一个特定IP地址,特定连接,特定应用,还是其他问题。
查看问题是否由于通信链路,丢包,慢速服务器还是PC。查看应用是否慢速。
如果不是由于上述原因,检查延时变化。

工作原理:

TCP序列号/确认机制详见前文:网络基本功(十二):细说TCP确认机制 。那么重传是由什么原因引起呢?当报文确认信息丢失,或ACK没有及时到达,发送方会进行以下两步操作:

再次发送报文
减少吞吐量。

更多TCP重传内容详见前文:网络基本功(十一):细说TCP重传 。

以下图中展示了重传减少发送方吞吐量(红色细线):



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