ping・tracerouteの使い方と見方

pingは、相手から応答が返るかどうかと、往復にかかった時間を確かめるコマンドです。tracerouteは、宛先までに経由するルータを1台ずつ調べて、一覧表示するコマンドです。

pingは、ICMPという仕組みで相手に応答を求めます。Windowsでは、tracerouteの代わりに tracert というコマンドを使います。「Webページが開かない」ときに、相手まで届いているのか、途中のどこで止まっているのかを、手元のPCで確かめられます。

pingは、宛先に「聞こえますか」という問い合わせを送ります。この問い合わせをEcho Requestと呼びます。相手が「聞こえます」という返事のEcho Replyを返せば、その相手まで通信できることが分かります。pingは、TCPのようなコネクションの確立やポート番号を使いません。

Echo RequestとEcho Replyは、ICMPというプロトコルのメッセージです。ICMPは、到達確認やエラー通知を運ぶプロトコルです。ICMPはIPパケットの中に入って運ばれますが、層の分類ではTCP・UDPと同じ第4層ではなく、IPと同じ第3層に属します。TCP/IPモデルでは、インターネット層にあたります。ICMPのほかのメッセージと、タイプ・コードの一覧はICMPの記事にまとめています。

基本の使い方は共通です。ターミナルで、次のように入力します。Windowsでは、コマンドプロンプトを使います。

$ ping [オプション] 宛先（IPアドレスまたはホスト名）

# 例：
$ ping 8.8.8.8
$ ping example.com

宛先には、IPアドレスだけでなくexample.comのようなドメイン名も指定できます。ドメイン名を指定した場合は、まず内部で名前解決（DNS）を行い、得られたIPアドレスにICMPを送ります。

次の例は、Mac・Linuxで8.8.8.8にpingを実行した結果です。8.8.8.8は、Googleが公開しているDNSサーバのIPアドレスです。IPアドレスから名前を調べる逆引きをすると、dns.googleという名前が表示されることもあります。行をクリックすると、その行の意味が開きます。

$ ping -c 4 8.8.8.8

読むときに見る数字は、次の3つです。

• time：往復時間です。短いほど速いことを示します。
• ttl：応答パケットが経由したルータの数の目安です。詳しい読み方は次の節で説明します。
• packet loss：何%の応答が返らなかったかを示します。0%なら、全部返ってきています。

time（往復時間）をRTT、packet lossをパケットロスと呼びます。これらの指標の意味と、帯域幅・スループットとの違いは性能指標の記事で説明しています。

WindowsとMac・Linuxでは、オプションの指定方法と出力の書式が違います。ICMPを送って応答を見る仕組みは同じです。

C:\>ping 8.8.8.8

8.8.8.8 に ping を送信しています 32 バイトのデータ:
8.8.8.8 からの応答: バイト数 =32 時間 =10ms TTL=124
8.8.8.8 からの応答: バイト数 =32 時間 =11ms TTL=124
8.8.8.8 からの応答: バイト数 =32 時間 =13ms TTL=124
8.8.8.8 からの応答: バイト数 =32 時間 =14ms TTL=124

8.8.8.8 の ping 統計:
    パケット数: 送信 = 4、受信 = 4、損失 = 0 (0% の損失)、
ラウンド トリップの概算時間 (ミリ秒):
    最小 = 10ms、最大 = 14ms、平均 = 12ms

# 既定は4回で自動的に止まります（-t を付けると止まるまで送り続けます）。
# 平均は4回の時間の単純平均です（10+11+13+14=48、48÷4=12ms）。

$ ping -c 4 8.8.8.8
PING 8.8.8.8 (8.8.8.8): 56 data bytes
64 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=0 ttl=124 time=11.012 ms
64 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=1 ttl=124 time=10.958 ms
64 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=2 ttl=124 time=11.031 ms
64 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=3 ttl=124 time=12.999 ms

--- 8.8.8.8 ping statistics ---
4 packets transmitted, 4 packets received, 0.0% packet loss
round-trip min/avg/max/stddev = 10.958/11.500/12.999/0.866 ms

# -c を付けないと、Ctrl+Cで止めるまで送り続けます。
# これはmacOSのping（icmp_seqが0から始まり、集計行がround-trip min/avg/max/stddev）の形式です。
# Linux（iputils）はicmp_seqが1から始まり、集計行もrtt min/avg/max/mdevとラベルが違うなど細部が異なります。

pingが通らないとき、推測できる原因は表示されるメッセージによって変わります。次の3つを区別してください。

tracerouteは、宛先に向けて、TTLを1、2、3…と1ずつ増やしたパケットを順に送ります。TTLは、IPパケットが経由できるホップ数の上限です。DNSレコードのキャッシュの有効期間を指すTTLとは別のものです。

1. 1

   TTL=1で送る

   最初のルータでTTLが0になります。最初のルータは、多くの場合、自宅のデフォルトゲートウェイです。パケットを破棄したルータは、送信元へICMP Time Exceededを返します。

2. 2

   TTL=2で送る

   1台目のルータは通過できますが、2台目のルータでTTLが0になります。今度も、ICMP Time Exceededが返ります。

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   TTLを1ずつ増やして繰り返す

   宛先に届くまで、TTLを1ずつ増やして送り続けます。返ってきたICMP Time Exceededには、送り主のIPアドレスが入っています。これを記録すれば、1ホップ目から順にルータが分かります。

4. 4

   宛先まで届いたら終了

   パケットが宛先まで届くと、Time Exceededではなく別の応答が返り、経路の特定が完了します。tracerouteの動きはルーティングの記事でも説明しています。

   Mac・Linuxのtracerouteは、宛先の使われていないポート宛にUDPで送るので、ICMPポート到達不能が返ります。Windowsのtracertは、ICMPで送るので、ICMP Echo Replyが返ります。

「ポート到達不能」のポートは、HTTPSの443番と同じ、TCP・UDPのポート番号です。Mac・Linuxのtracerouteは、宛先のどのアプリも使っていない高い番号のポートを意図的に指定して送ります。

すると宛先は、「このポートは使われていません」という意味のICMPポート到達不能を返します。tracerouteは、この応答を「宛先まで届いた」合図として使っています。

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   「* * *」が1行だけ挟まる

   上の例の4行目のように、1ホップだけ応答が返らないことがあります。よくある原因は、そのルータが自分宛のICMP応答を後回しにする設定になっていることです。次のホップ以降で応答が再開していれば、そこから先は正常に届いています。「* * *」の1行だけで、通信が切れていると断定することはできません。

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   途中から急に応答時間が伸びる

   それまで数msだったのに、あるホップから急に時間が伸びることがあります。そのホップと1つ手前の間の区間が混雑しているか、海底ケーブルを通る国際回線のような長距離の回線に入ったことを示します。

   後ろのホップも同じように遅いままなら、混雑や長距離回線を疑ってください。1ホップだけ遅く、次のホップで時間が戻ることもあります。その場合は、そのルータが自分宛のICMPへの応答を後回しにしているだけで、通信そのものに問題はありません。

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   あるホップから先、すべて「* * *」のまま終わる

   最後まで応答が戻らず、宛先に届かないまま終わることもあります。その場合は、そのホップより先で経路が切れているか、ファイアウォールで止められている可能性があります。1行だけ挟まる「* * *」とは分けて考えてください。

「インターネットにつながらない」というトラブルは、手前から順にpingで確かめていくと原因を早く絞り込めます。この順番は、層の考え方で説明した「下の層から1つずつ疑う」やり方と同じです。

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   ケーブル・Wi-Fiのランプを確認する

   LANケーブルが抜けていないか、Wi-Fiのアイコンに×が付いていないかを見ます。これは一番下の物理層の確認です。ここがつながっていなければ、この先は確認しても意味がありません。

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   自分のIPアドレスを確認する

   IPアドレスが振られているかを見ます。Windowsではipconfigを、Mac・Linuxではifconfigやip addrを使います。169.254.で始まっていれば、DHCPに失敗しています。

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   デフォルトゲートウェイにpingを打つ

   家庭用ルータの内側のアドレスに届くかを確認します。ここでの例では、192.168.10.1がこのアドレスです。ここで通らなければ、家庭内LANの配線やWi-Fi接続を疑います。

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   外部のIPアドレスにpingを打つ

   8.8.8.8のような外部のIPアドレスに届くかを確認します。ゲートウェイまでは届くのにここで止まっていれば、回線やプロバイダの問題です。

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   ドメイン名にpingを打つ・nslookupを試す

   8.8.8.8には届くのに、example.comでは「名前が見つからない」と表示される場合があります。そのときは、DNSによる名前解決だけが機能していません。tracerouteで途中のどのホップまで届いているかを見れば、外部までの経路のどこで止まっているかも絞り込めます。

この切り分けの流れは、ネットワークの全体像を一気に読むの、確認コマンドと切り分けの節にフローチャートでまとめています。ping・traceroute以外のコマンドを症状ごとに選ぶ早見表は、netstat・ss・digの記事にあります。

ここまでは、pingを手作業で実行する方法でした。多数の機器を継続的に監視したい場合は、別の仕組みを使います。機器の側から異常を知らせたり、定期的に自動で確認したりする仕組みで、SNMPの記事で説明しています。

原因が絞れないときは、Wiresharkでパケットを1つずつ見る方法があります。