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网络分析工具wireshark和dropwatch
网络分析工具wireshark和dropwatch
发表于2023/06/29
2020

Wireshark工具

WireShark是非常流行的网络封包分析工具,可以截取各种网络数据包,并显示数据包详细信息 ,软件还能够实时监测到各种网络数据的通讯情况,可以快速的获取其里面的信息抓取各种有用的东西,软件还自带强大的过滤工具,让用户能够进一步筛选自己想要的信息文件包,删除掉不需要的内容。

Wireshark使用

工具可以在官网wireshark.org下载。

选择最新稳定版本后开始下载安装

1.1 tcpdump抓包

tcpdump 的常用参数如下:

tcpdump –i eth0 –nn –s0 –v port 80 –w test.pcap

-i : 选择要捕获的接口,通常是以太网卡或无线网卡,也可以是 vlan 或其他特殊接口。如果该系统上只有一个网络接口,则无需指定。

-nn : 单个 n 表示不解析域名,直接显示 IP;两个 n 表示不解析域名和端口。这样不仅方便查看 IP 和端口号,而且在抓取大量数据时非常高效,因为域名解析会降低抓取速度。

-s0 : tcpdump 默认只会截取前 96 字节的内容,要想截取所有的报文内容,可以使用 -s number, number 就是你要截取的报文字节数,如果是 0 的话,表示截取报文全部内容。

-v : 使用 -v,-vv 和 -vvv 来显示更多的详细信息,通常会显示更多与特定协议相关的信息。

port 80 : 这是一个常见的端口过滤器,表示仅抓取 80 端口上的流量,通常是 HTTP。

-w : 选项用来把数据报文输出到文件,以便后面使用其他图形工具(比如 wireshark,Snort)来分析。

1.2 Host过滤器

Host 过滤器用来过滤某个主机的数据报文。例如:

tcpdump host 1.2.3.4

该命令会抓取所有发往主机 1.2.3.4 或者从主机 1.2.3.4 发出的流量。如果想只抓取从该主机发出的流量,可以使用下面的命令:

tcpdump src host 1.2.3.4

1.3 NetWork过滤器

抓取所有发往网段 192.168.1.x 或从网段 192.168.1.x 发出的流量:

tcpdump net 192.168.1

抓取所有发往网段 10.x.x.x 或从网段 10.x.x.x 发出的流量:

tcpdump net 10

和 Host 过滤器一样,这里也可以指定源和目的:

tcpdump src net 10

dropwatch

dropwatch工具用来定位网络丢包问题。

dropwatch使用

在openEuler系统上,可以直接使用yum安装dropwatch

yum install -y dropwatch

以下案例基于cenots7.6环境。

Dropwatch 本身有一个交互命令行,命令中的 kas 指的是加载对应的符号表:

shell> dropwatch -l kas
Initalizing kallsyms db

dropwatch> start
Enabling monitoring...
Kernel monitoring activated.
Issue Ctrl-C to stop monitoring
298 drops at init_dummy_netdev+50 (0xffffffff81459d10)
1 drops at init_dummy_netdev+50 (0xffffffff81459d10)
14 drops at init_dummy_netdev+50 (0xffffffff81459d10)

在本例子中,Dropwatch 显示在 init_dummy_netdev 附近存在大量丢包现象,提示信息格式的大致说明是:丢包数量 drops at 函数名+偏移量 (地址)。 下面让我们看看为什么会提示丢包,直接在符号表里搜索:

shell> grep -w -A 10 init_dummy_netdev proc/kallsyms
ffffffff81459cc0 T init_dummy_netdev
ffffffff81459d10 t net_tx_action
ffffffff81459ed0 T __napi_complete
ffffffff81459f10 T netdev_drivername
ffffffff81459f70 T __dev_getfirstbyhwtype
ffffffff81459ff0 T dev_getfirstbyhwtype
ffffffff8145a040 t unlist_netdevice
ffffffff8145a120 t dev_unicast_flush
ffffffff8145a1d0 t dev_addr_discard
ffffffff8145a260 T __dev_remove_pack
ffffffff8145a310 T dev_add_pack

可见 init_dummy_netdev 的地址是 ffffffff81459cc0,加上偏移量 50 等于 ffffffff81459d10,正好是 net_tx_action 的地址(注:如果计算后的地址在两个函数之间,那么取前者),于是我们得出结论,实际丢包是发生在 net_tx_action 函数中。

搞清楚了案发地,接下来可以通过 kernel-debuginfo-common 包来获取源代码路径,在本例子中,安装对应的包后执行命令显示源代码位于 usr/src/debug 目录。 前面提到过系统通过跟踪 kfree_skb 来确认丢包的,那么看看 kfree_skb 的定义:

void __kfree_skb(struct sk_buff *skb)
{
    skb_release_all(skb);
    kfree_skbmem(skb);
}
EXPORT_SYMBOL(__kfree_skb);

void kfree_skb(struct sk_buff *skb)
{
    if (unlikely(!skb))
        return;
    if (likely(atomic_read(&skb->users) == 1))
        smp_rmb();
    else if (likely(!atomic_dec_and_test(&skb->users)))
        return;
    trace_kfree_skb(skb, __builtin_return_address(0));
    __kfree_skb(skb);
}
EXPORT_SYMBOL(kfree_skb);

实际上起作用的是 trace_kfree_skb,所以直接或间接调用 trace_kfree_skb 和 kfree_skb 的地方就意味着有丢包,不过需要说明的是 __kfree_skb 不表示丢包,可以无视。

有了如上的准备工作,下面开始搜索 net_tx_action 的源代码:

shell> grep -wr net_tx_action usr/src/debug 终于可以看到庐山真面目了,2.6.32 版本的 net_tx_action 源代码如下:

static void net_tx_action(struct softirq_action *h)
{
    struct softnet_data *sd = &__get_cpu_var(softnet_data);

    if (sd->completion_queue) {
        struct sk_buff *clist;

        local_irq_disable();
        clist = sd->completion_queue;
        sd->completion_queue = NULL;
        local_irq_enable();

        while (clist) {
            struct sk_buff *skb = clist;
            clist = clist->next;

            WARN_ON(atomic_read(&skb->users));
            trace_kfree_skb(skb, net_tx_action);
            __kfree_skb(skb);
        }
    }

根据之前的分析,我们可以推断出就是在 trace_kfree_skb(skb, net_tx_action); 这一行丢的包。通常找到代码中丢包的具体位置后,我们需要做的就是代码前后看看是否触发了什么限制,比如说队列太小了,缓冲不够之类的,不过在本例子中,看上去是清除完成队列里的数据,这并没有什么问题。以 dropwatch + net_tx_action 为关键字去搜索后找到一篇文章:net_tx_action: Call trace_consume_skb() instead of trace_kfree_skb(),似乎验证了我们之前的猜测,带着疑惑查看最新版本代码中 net_tx_action 的源代码:

static __latent_entropy void net_tx_action(struct softirq_action *h)
{
    struct softnet_data *sd = this_cpu_ptr(&softnet_data);

    if (sd->completion_queue) {
        struct sk_buff *clist;

        local_irq_disable();
        clist = sd->completion_queue;
        sd->completion_queue = NULL;
        local_irq_enable();

        while (clist) {
            struct sk_buff *skb = clist;
            clist = clist->next;

            WARN_ON(atomic_read(&skb->users));
            if (likely(get_kfree_skb_cb(skb)->reason
                == SKB_REASON_CONSUMED))
                trace_consume_skb(skb);
            else
                trace_kfree_skb(skb, net_tx_action);

            if (skb->fclone != SKB_FCLONE_UNAVAILABLE)
                __kfree_skb(skb);
            else
                __kfree_skb_defer(skb);
        }

        __kfree_skb_flush();
    }
...

在新版本的源代码中区分了 trace_consume_skb 和 trace_kfree_skb 的使用,而我们知道 trace_kfree_skb 表示丢包,而trace_consume_skb是无害的,至此我们可以基本确定:在本例子中所谓的丢包是旧版本内核的误判。虽然这次纠错过程最终被证实为虚惊一场,但是相信大家在过程中已经学会了如何使用 Dropwatch。

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