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¡Microsoft MVP!
domingo, 26 de octubre de 2008
NTraceVamos a continuar desarrollando nuestro traceroute utilizando el framework .NET. En la primera parte del post ya describimos los fundamentos teóricos, y esbozamos el algoritmo a emplear para conseguir detectar la secuencia de nodos atravesados por los paquetes de datos que darían lugar a nuestra ruta.

Continuamos ahora con la implementación de nuestro sistema de trazado de redes.

Lo primero: estructurar la solución

Vamos a desarrollar un componente independiente, empaquetado en una librería, que nos permita realizar trazados de rutas desde cualquier tipo de aplicación, y más aún, desde cualquier lenguaje soportado por la plataforma .NET. Atendiendo a eso, ya debemos tener claro que construiremos un ensamblado, al que vamos a llamar NTraceLib, que contendrá una clase (Tracer) que gestionará toda la lógica de obtención de la traza de la ruta.

Dado que debe ser independiente del tipo de aplicación que lo utilice, no podrá incluir ningún tipo de interacción con el usuario, ni acceso a interfaz alguno. Serán las aplicaciones de mayor nivel las que solucionen este problema. La clase Tracer se comunicará con ellas enviándole eventos cada vez que ocurra algo de interés, como puede ser la recepción de paquetes de datos con las respuestas.

Solución NTrace en Visual Studio 2005Las distintas aplicaciones "cliente" de NTraceLib las crearemos como proyectos independientes:
  • NTrace será una aplicación de consola escrita en C#.

  • WebNTrace, también escrita en C#, permitirá trazar los paquetes enviados desde el servidor Web donde se esté ejecutando hasta el destino.

  • WinNTrace será una herramienta de escritorio, esta vez escrita en VB.NET, que permitirá obtener los resultados de forma más visual.

Tracer: el trazador

La clase Tracer será la encargada de realizar el trazado de la ruta hacia el destino indicado. De forma muy rápida, podríamos enumerar sus principales características:
  • Tiene una única propiedad pública, Host, que contiene la dirección (nombre o IP) del equipo destino del trazado. Los comandos tracert y traceourte tienen más opciones, pero no las vamos a implementar para simplificar el sistema.

  • Tiene definidas también dos constantes:
    • MAX_HOPS, que define el máximo de saltos, o nodos intermedios que permitiremos atravesar a nuestros paquetes. Normalmente no se llegará a este valor.
    • TIMEOUT, que definirá el tiempo máximo de espera de llegada de las respuestas.

  • Publica dos eventos, que permitirán a las aplicaciones cliente procesar o realizar la representación visual de la información resultante de la ejecución del trazado:
    • ErrorReceived, que notificará a la aplicación cliente del componente que se ha producido un error durante la obtención de la ruta. Ejemplos serían "red inalcanzable", o "timeout".
    • EchoReceived, que permitirá notificar de la recepción de mensajes por parte de los nodos de la ruta.

  • El método Trace() ejecutará al ser invocado el procedimiento descrito en el post anterior, lanzando los eventos para indicar a las aplicaciones cliente que actualicen su estado o procesen la respuesta. A grandes rasgos, el procedimiento consistía en ir enviado mensaje ICMP ECHO (pings) al servidor de destino incrementando el TTL del paquete en cada iteración y esperar la respuesta, bien la respuesta al ping o bien mensajes "time exceeded" indicando la expiración del paquete durante la ruta hacia el destino.

Para conocer más detalles sobre la clase Tracer, puedes descargar el proyecto desde el enlace que encontrarás al final del post.

Enviar ICMP ECHOs, o cómo hacer un Ping desde .NET

La versión 2.0 de .NET framework nos lo puso realmente sencillo, al incorporar una clase específicamente diseñada para ello, Ping, incluida en el espacio de nombres System.Net.NetworkInformation. A continuación va un código que muestra el envío de una solicitud de eco al servidor www.google.es:
 Ping pingSender = new Ping ();
PingOptions options = new PingOptions ();
options.DontFragment = true;
byte[] buffer = Encoding.ASCII.GetBytes("datos");
int timeout = 120;
PingReply reply = pingSender.Send ("www.google.es",
timeout, buffer, options);

if (reply.Status == IPStatus.Success)
{
Console.WriteLine ("Recibido: {0}",
reply.Address.ToString ());
}
 
De este código vale la pena destacar algunos detalles. Primero, como podemos observar, existe una clase PingOptions que nos permite indicar las opciones con las que queremos enviar el paquete ICMP. En particular, podremos especificar si el paquete podrá ser fragmentado a lo largo de su recorrido, así como, aunque no aparece en el código anterior, el valor inicial del TTL (time to live) del mismo. Habréis adivinado que este último aspecto es especialmente importante para lograr nuestros objetivos.

Segundo, es posible indicar en un buffer un conjunto de datos arbitrarios que viajarán en el mensaje, lo que podría permitirnos medir el tiempo de ida y vuelta de un paquete de un tamaño determinado. También se puede indicar el tiempo máximo en el que debemos recibir la respuesta antes de considerar que se trata de un timeout.

Por último, la respuesta a la llamada síncrona pingSender.Send(...) obtiene un objeto del tipo PingReply, en el que encontraremos información detallada sobre el resultado de la operación.

Implementación del trazador

Si unimos el procedimiento de trazado de una ruta, descrito ampliamente en el post anterior, al método de envío de pings recién comentado, casi obtenemos directamente el código del método Trace() de la clase Tracer, el responsable de realizar el seguimiento de la ruta:

PingReply reply;
Ping pinger = new Ping();
PingOptions options = new PingOptions();
options.Ttl = 1;
options.DontFragment = true;
byte[] buffer = Encoding.ASCII.GetBytes("NTrace");
try
{
do
{
DateTime start = DateTime.Now;
reply = pinger.Send(host,
TIMEOUT,
buffer,
options);

long milliseconds = DateTime.Now.Subtract(start).Milliseconds;
if ((reply.Status == IPStatus.TtlExpired)
|| (reply.Status == IPStatus.Success))
{
OnEchoReceived(reply, milliseconds);
}
else
{
OnErrorReceived(reply, milliseconds);
}
options.Ttl++;

} while ((reply.Status != IPStatus.Success)
&& (options.Ttl < MAX_HOPS ));
}
catch (PingException pex)
{
throw pex.InnerException;
}
 
Como podemos observar, se repite el Ping dentro de un bucle en el que va incrementándose el TTL hasta llegar al objetivo (reply.Status==IPStatus.Success) o hasta que se supere el máximo de saltos permitidos.

Por cada ping realizado se llama al evento correspondiente en función del resultado del mismo, con objeto de notificar a las aplicaciones cliente de lo que va pasando. Además, se va tomando en cada llamada el tiempo que se tarda desde el momento del envío hasta la recepción de la respuesta. Podéis observar que llamamos al evento EchoReceived siempre que recibamos algo de un nodo, sea intermediario (que recibiremos un error por expiración del TTL) o el destinatario final del paquete (que recibiremos la respuesta satisfactoria al ping), mientras que el evento ErrorReceived es invocado en todas las demás circunstancias. En cualquier caso, siempre enviaremos como parámetros el PingReply, que contiene información detallada de la respuesta, y el tiempo en milisegundos que ha tardado en obtenerse la misma.

Ah, una nota importante respecto al tiempo de resolución de nombres. Dado que la clase Ping funciona tanto si le especificamos como destino una dirección IP como si es un nombre de host, hay que tener en cuenta que el primer ping podrá verse penalizado por el tiempo de consulta al DNS si esto es necesario. Esto podría solventarse muy fácilmente, realizando la resolución de forma manual y pasando al ping siempre la dirección IP, pero he preferido mantenerlo así para mantener el código más sencillo.

Cómo usar NTraceLib en aplicaciones

WinNTraceSea cual sea el tipo de aplicación que vaya a utilizar el componente de trazado, el patrón será siempre el mismo:
  • Declaramos una variable del tipo Trace.
  • Escribimos los manejadores que procesen las respuestas de ErrorReceived y EchoReceived, suscribiéndolos a los correspondientes eventos.
  • Establecemos el host y llamamos al método Trace() del objeto de trazado.
Ya dependiendo del uso que queramos darle a la información recibida, introduciremos en los gestores de eventos más o menos código.

Vamos a ver el ejemplo concreto de la aplicación WinNTrace, sistema de escritorio creado en Visual Basic .NET, que mostrará en un formulario el resultado del trazado. En primer lugar, tiene declarado un objeto Tracer como sigue, lo que nos permitirá enlazarle el código a los eventos de forma muy sencilla:
  Private WithEvents tracer As New Tracer
 
Cuando el usuario teclea un host en el cuadro de texto y pulsa el botón "Trazar", se ejecuta el siguiente código (he omitido ciertas líneas para facilitar su lectura); podréis comprobar que es bastante simple, pues incluye sólo la asignación del equipo de destino y la llamada a la realización de la traza:

tracer.Host = txtHost.Text
Try
tracer.Trace()
Catch ex As Exception
MessageBox.Show("Error: " + ex.Message, "Error", _
MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Error)
End Try
 
Cuando se recibe información de un nodo, sea intermediario o el destino final de la traza, añadimos al ListView un nuevo elemento con la dirección del mismo, así como los milisegundos transcurridos desde el envío de la petición:
  Private Sub tracer_EchoReceived( _
ByVal sender As NTraceLib.Tracer, _
ByVal args As NTraceLib.EchoReceivedEventArgs) _
Handles tracer.EchoReceived

Dim items() As String = { _
args.Reply.Address.ToString(), _
args.Milliseconds.ToString()}

Dim item As New ListViewItem(items)
lvResult.Items.Add(item)
Application.DoEvents()
End Sub
 
En el caso de recibir un error, como un timeout, añadiremos la línea, pero aportando mostrando el tipo de error producido y destacando la fila respecto al resto con un color de fondo. Este procedimiento podría haberlo trabajado un poco más, por ejemplo añadiendo textos descriptivos de los errores, pero eso os lo dejo de deberes.
  Private Sub tracer_ErrorReceived( _
ByVal sender As NTraceLib.Tracer, _
ByVal args As NTraceLib.ErrorReceivedEventArgs) _
Handles tracer.ErrorReceived

Dim items() As String = { _
"Error: " + args.Reply.Status.ToString(), _
args.Milliseconds.ToString()}
Dim item As New ListViewItem(items)
item.BackColor = Color.Yellow
lvResult.Items.Add(item)
Application.DoEvents()
End Sub
 
Además de WinNTrace, en la descarga que encontraréis al final del post he incluido NTrace (la aplicación de consola) y WebNTrace (la aplicación web). Aunque cada una tiene en cuenta sus particularidades de interfaz, el comportamiento es idéntico al descrito para el sistema de escritorio, por lo que no los describiremos con mayor detalle.

Conclusiones

WebNTraceA lo largo de estos posts hemos desarrollado un componente de realización de trazados de rutas de red, y tres aplicaciones que lo utilizan. Hemos revisado los fundamentos teóricos en los que se sustenta, y su implementación utilizando .NET framework, siempre con un alcance relativamente simple para facilitar su comprensión.

Dejamos para artículos posteriores la realización de funcionalidades no implementadas en esta versión, como la posibilidad de cancelar una traza una vez comenzada, la resolución inicial de nombres para que el tiempo de respuesta de la primera pasarela sea más correcto, o incluso la resolución inversa del nombre de los nodos de una ruta, es decir, la obtención del hostname de cada uno de ellos tal y como lo hacen las utilidades de línea comand tracert o traceroute. También podríamos incluir funciones de geoposicionamiento de los mismos, para intentar obtener una aproximación la ruta física que siguen los paquetes a través de la red.

Espero que os haya resultado interesante. Y por supuesto, para dudas, consultas o sugerencias, por aquí me tenéis.

Descargar NTrace (proyecto VS2005)

Publicado en: www.variablenotfound.com.

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