一、Tracert介绍
Tracert是一个网络诊断命令，可以帮助用户跟踪数据包在互联网上的路由路径。它使用时间戳来确定当数据包通过路由器时经过的时间，从而计算出每个路由器的故障点或延迟。
二、Tracert实现原理
Tracert的实现原理主要是利用网际控制消息协议（ICMP)。当一个路由器收到一个ICMP超时信息时，它会将该信息返回给发送者。通过多次向目标服务器发送ICMP报文并等待返回，Tracert可以确定从发送者到目标服务器之间的路由路径。
具体来说，Tracert使用了一个TTL（time to live）的变量来实现探测路由器路径的功能。TTL是一个用于控制数据包在传输过程中的寿命的变量。每经过一个路由器，这个变量的值都会减小1。当TTL的值减为0时，路由器会丢弃该数据包并返回一个ICMP超时消息，Tracert就会收到这个消息，因此Tracert可以知道这个路由器的IP地址。
Tracert还利用了UDP协议和ICMP差错消息进行探测，这样可以更好地避免网络防火墙的干扰。
三、Tracert操作步骤
Tracert的操作非常简单，用户只需在命令行窗口中输入“tracert 目标主机名称/目标主机地址”即可开始跟踪数据包的路由路径。Tracert通常会发送三次ICMP报文以便更准确地识别路由路径。
Tracert的具体步骤如下：
1.向目标地址发送一个TTL为1的ICMP报文。
sendto(sockfd, packet, ICMP_PACKET_SIZE, 0, (struct sockaddr *)&dest_addr,sizeof(dest_addr));
2.等待路由器返回一个ICMP超时消息，记录路由器的IP地址。
if(recv(sockfd,temp_buf,BUF_SIZE,0)>0)//接收ICMP超时信息
{
gettimeofday(&end_time, NULL);//记录收到应答的时间
char str[INET_ADDRSTRLEN];//用于保存路由器IP地址的char数组
inet_ntop(AF_INET,&from.sin_addr,str,INET_ADDRSTRLEN);//将路由器地址转换为ip地址格式
printf("%d\t%s\n",ttl,str);//输出每层路由器的地址
if(strcmp(inet_ntoa(from.sin_addr),inet_ntoa(dest_addr.sin_addr))==0)//判断是否到达目标ip地址
{
finish_flag = 1;//设置结束标志
printf("trace finish!\n");
break;
}
memset(temp_buf,0,sizeof(temp_buf));//清空temp_buf数组
}
3.向目标地址发送一个TTL为2的ICMP报文，并等待返回信息。
sendto(sockfd, packet, ICMP_PACKET_SIZE, 0, (struct sockaddr *)&dest_addr,sizeof(dest_addr));
4.依次递增TTL，重复以上步骤直到目标地址被找到或者跟踪次数超过限制。
四、Tracert注意事项
在使用Tracert时需要注意以下几点：
1.Tracert功能依赖于ICMP协议，请确保网络中没有屏蔽ICMP协议的防火墙或路由器。
2.在Tracert过程中，可能会遇到延迟、丢包等问题，用户需要结合实际情况判断网络状况。
3.由于TTL控制的是数据包的路由路径，而不是数据包传输的时间，因此TTL值的大小并不能反映出网络延迟的真实情况。
五、代码示例
下面是使用C语言实现Tracert的代码示例，仅供参考。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <netdb.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/time.h>
#include <netinet/ip_icmp.h>
#define BUF_SIZE 1024
#define ICMP_PACKET_SIZE sizeof(struct icmp)
#define SEND_NUM 3
#define MAX_TTL 64
char *host_name;
struct sockaddr_in dest_addr;
int sockfd;
pid_t pid;
struct timeval start_time, end_time;
void fails(const char *msg)//错误提示函数
{
printf("%s. errno=%d\n", msg, errno);
exit(1);
}
void intHandler(int dummy)//信号处理函数
{
close(sockfd);
printf("\ntraceroute finish!\n");
exit(0);
}
unsigned short chksum(unsigned short *addr, int len) //校验和函数
{
int sum = 0;
unsigned short answer = 0;
unsigned short *w = addr;
int nleft = len;
while (nleft > 1)
{
sum += *w++;
nleft -= 2;
}
if (nleft == 1)
{
*(unsigned char *)(&answer) = *(unsigned char *)w;
sum += answer;
}
sum = (sum >> 16) + (sum & 0xffff);
sum += (sum >> 16);
answer = ~sum;
return answer;
}
void send_packet(int ttl) //发送icmp包函数
{
char packet[BUF_SIZE];
struct icmp *icp = (struct icmp *)packet;
icp->icmp_type = ICMP_ECHO;
icp->icmp_code = 0;
icp->icmp_id = pid;
icp->icmp_seq = ttl;
memset(icp->icmp_data, 0xa5, ICMP_PACKET_SIZE); //填充icmp_data
gettimeofday((struct timeval*)icp->icmp_data, NULL);
icp->icmp_cksum = chksum((unsigned short *)icp, ICMP_PACKET_SIZE);
setsockopt(sockfd, IPPROTO_IP, IP_TTL, &ttl, sizeof(ttl));
sendto(sockfd, packet, ICMP_PACKET_SIZE, 0, (struct sockaddr *)&dest_addr,sizeof(dest_addr));
gettimeofday(&start_time, NULL);
}
void recv_packet(int ttl) //接收icmp包函数
{
char temp_buf[BUF_SIZE];
memset(temp_buf, 0, sizeof(temp_buf));
struct ip *ip = (struct ip *)temp_buf;
int read_len = read(sockfd, temp_buf, BUF_SIZE); //接收icmp数据包
if (read_len < 0)
fails("read icmp packet error");
if (read_len < sizeof(struct ip))
return;
struct icmp *icmp = (struct icmp *)(ip + 1);
int icmp_len = read_len - sizeof(struct ip);
if (icmp_len icmp_type == ICMP_TIMXCEED && icmp->icmp_code == ICMP_TIMXCEED_INTRANS) //判断icmp包类型
{
int iplen = ip->ip_hl <ip_hl <icmp_id == pid && icmp_inner->icmp_seq == ttl) //判断是否是本程序发出的icmp包的应答
{
gettimeofday(&end_time, NULL);
double time_used = (double)(end_time.tv_sec - start_time.tv_sec) * 1000.0 +
(double)(end_time.tv_usec - start_time.tv_usec) / 1000.0;
char str[INET_ADDRSTRLEN];
inet_ntop(AF_INET,&ip->ip_src,str,INET_ADDRSTRLEN);
printf("%d\t%1.1fms\t%s\n", ttl, time_used, str);
}
}
else if (icmp->icmp_type == ICMP_ECHOREPLY && icmp->icmp_id == pid) //判断icmp包类型
{
gettimeofday(&end_time, NULL);
double time_used = (double)(end_time.tv_sec - start_time.tv_sec) * 1000.0 +
(double)(end_time.tv_usec - start_time.tv_usec) / 1000.0;
char str[INET_ADDRSTRLEN];
inet_ntop(AF_INET,&ip->ip_src,str,INET_ADDRSTRLEN);
printf("%d\t%1.1fms\t%s\n", ttl, time_used, str);
}
}
int main(int argc, char *argv[])
{
if (argc < 2)
fails("usage: ./traceroute ");
signal(SIGINT, intHandler); //注册信号处理函数
pid = getpid(); //获取当前进程的pid
host_name = argv[1];
memset(&dest_addr, 0, sizeof(dest_addr));
dest_addr.sin_family = AF_INET;
struct hostent *host_entity = gethostbyname(host_name); //获取主机信息
if (host_entity == NULL)
fails("gethostbyname error");
dest_addr.sin_addr = *(struct in_addr *)host_entity->h_addr;
char ip_str[INET_ADDRSTRLEN];
inet_ntop(AF_INET, &dest_addr.sin_addr, ip_str, INET_ADDRSTRLEN);
printf("traceroute to %s (%s), %d hops max\n", host_name, ip_str, MAX_TTL);
sockfd = socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP); //创建icmp套接字
if (sockfd < 0)
fails("create icmp socket error");
int ttl = 1;
while (1)
{
setuid(getuid()); //为了使用raw socket而必须要有root权限，调用setuid( )函数改变进程的EUID
send_packet(ttl);
fd_set descriptors; //监听套接字事件
FD_ZERO(&descriptors);
FD_SET(sockfd, &descriptors);
struct timeval tv;
tv.tv_sec = 1;
tv.tv_usec = 0;
select(sockfd + 1, &descriptors, NULL, NULL, &tv);
recv_packet(ttl);
if (ttl++ == MAX_TTL) //判断是否超过ttl最大值
break;
sleep(1); //延迟一秒
}
close(sockfd);
return 0;
}
原创文章，作者：小蓝，如若转载，请注明出处：https://www.506064.com/n/190677.html
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