网络基本功（二十四）：Wireshark抓包实例分析TCP重传

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介绍

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。

更多信息

诊断过程:

1. 在相应端口开始抓数据。
2. 找到Analyze | Expert Info菜单。
3. 在Notes之下，查找Retransmission。
4. 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。
5. 现在问题来了，怎样定位问题呢？

6. 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？

1. 从Statistics菜单，打开IO Graph。
2. 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。
3. 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：

1. 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。
2. 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：

1. 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）。
2. 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）
3. 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：

1. 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。

2. 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：

1. 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。
2. 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。
3. 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）：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：

1. 再次发送报文
2. 减少吞吐量。

更多TCP重传内容详见前文：网络基本功（九）：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）：

参考

Network Analysis Using Wireshark Cookbook