Traceroute程序

    Traceroute程序是一个能更深入探索TCP/IP协议的方便可用的工具。主要用途是让我们看到IP数据报从一台主机传到另一台主机所经过的路由,还可以让我们使用IP源路由选项。

    首先我先介绍个与Traceroute程序有同样功能的方法：IP记录路由选项；

    IP记录路由选项（RR）:在ip数据报结构中，同样记录数据传输过程中所经过的路由ip地址；但是

        1）并不是所有的路由器都支持记录路由选项，因此该选项在某些路径上不能使用（Traceroute程序不需要中间路由器具备任何特殊的或可选的功能）。

        2）记录路由一般是单向的选项。发送端设置了该选项，那么接收端不得不从收到的IP首部中提取出所有的信息，然后全部返回给发送端。如果把接收到的RR清单返回，但是这样使得记录下来的IP地址翻了一番（一来一回），这样做会受到一些限制。

        3）IP首部中留给选项的空间有限，不能存放当前大多数的路径。在IP首部选项字段中最多只能存放9个IP地址。在原先的ARPANET中这是足够的，但是对现在来说是远远不够的。

所以一般我们都是采用Traceroute程序；

    Tr aceroute程序使用ICMP报文和IP首部中的TTL字段（生存周期）。每个处理数据报的路由器都需要把TTL的值减1或减去数据报在路由器中停留的秒数。由于大多数的路由器转发数据报的时延都小于1秒钟，因此TTL最终成为一个跳站的计数器，所经过的每个路由器都将其值减1。当路由器收到一份IP数据报，如果其TTL字段是0或1，则路由器不转发该数据报（接收到这种数据报的目的主机可以将它交给应用程序，这是因为不需要转发该数据报。但是在通常情况下，系统不应该接收TTL字段为0的数据报）。相反，路由器将该数据报丢弃，并给信源机发一份ICMP“超时”信息。Traceroute程序的关键在于包含这份ICMP信息的IP报文的信源地址是该路由器的IP地址。

最终我们来看一下Traceroute程序的操作过程；

1）它发送一份TTL字段为1的IP数据报给目的主机。处理这份数据报的第一个路由器将TTL值减1，丢弃该数据报，并发回一份超时ICMP报文。这样就得到了该路径中的第一个路由器的地址。

2）然后Traceroute程序发送一份TTL值为2的数据报，这样我们就可以得到第二个路由器的地址。

3）继续这个过程直至该数据报到达目的主机。

*）但是目的主机哪怕接收到TTL值为1的IP数据报，也不会丢弃该数据报并产生一份超时ICMP报文，这是因为数据报已经到达其最终目的地。那么我们该如何判断是否已经到达目的主机了呢？

4）Traceroute程序发送一份UDP数据报给目的主机，但它选择一个不可能的值作为UDP端口号（大于30 000），使目的主机的任何一个应用程序都不可能使用该端口。因为，当该数据报到达时，将使目的主机的UDP模块产生一份“端口不可达”错误的ICMP报文。这样，Traceroute程序所要做的就是区分接收到的ICMP报文是超时还是端口不可达，以判断什么时候结束。

Traceroute程序必须可以为发送的数据报设置TTL字段。并非所有与TCP/IP接口的程序都支持这项功能，同时并非所有的实现都支持这项能力，但目前大部分系统都支持这项功能，并可以运行Traceroute程序。这个程序界面通常要求用户具有超级用户权限，这意味着它可能需要特殊的权限以在你的主机上运行该程序。

该文章大部分段落取材于《TCP/IP详解 卷1：协议》