TCP_IP协议007_Traceroute程序

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1、TCP_IP协议_Traceroute程序王占峰wangzhanf@hotmail.com引言Traceroute程序是一个能更深入探索TCP/IP协议的方便可用的工具。尽管不能保证从源端发往目的端的两份连续的IP数据报具有相同的路由，但是大多数情况下是这样的。Traceroute程序可以让用户看到IP数据报从一台主机传到另一台主机所经过的路由。Traceroute程序还可以让用户使用IP源路由选项。为何开发traceroute首先，原先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

2、任何特殊的或可选的功能）。其次，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。大多数Ping服务器的实现（内核中的ICMP回显应答功能）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，（Traceroute程序只需要目的端运行一个UDP模块—其他不需要任何特殊的服务器应用程序）。最后,也是最主要的原因是，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

3、这是足够的，但是对现在来说是远远不够的。工作原理Traceroute程序使用ICMP报文和IP首部中的TTL字段（生存周期）。TTL字段是由发送端初始设置一个8bit字段。当前值为64。较老版本的系统经常初始化为15或32。一些ping程序发送ICMP回显应答时经常把TTL设为最大值255。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

4、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。Traceroute程序的操作过程它发送一份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。然后Traceroute程序发送一份TTL

5、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。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如何判断是否已经到达目的主机：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30000），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。Traceroute程序所要做的就是区分接收到的ICM

6、P报文是超时还是端口不可达，以判断什么时候结束。局域网输出输出的第1个无标号行给出了目的主机名和其IP地址，指出traceroute程序最大的TTL字段值为30。40字节的数据报包含20字节IP首部、8字节的UDP首部和12字节的用户数据（12字节的用户数据包含每发一个数据报就加1的序列号，送出TTL的副本以及发送数据报的时间）。输出的后面两行以TTL开始，接下来是主机或路由器名以及其IP地址。对于每个TTL值，发送3份数据报。每接收到一份ICMP报文，就计算并打印出往返时间。如果在5秒种内仍未收到3份数据报的任意一份的响应，则打印一个星号，并发送下

7、一份数据报。在上述输出结果中TTL字段为1的前3份数据报的ICMP报文分别在20ms、10ms和10ms收到。traceroute的事项。第一，并不能保证现在的路由也是将来所要采用的路由，甚至两份连续的IP数据报都可能采用不同的路由。如果在运行程序时，路由发生改变，就会观察到这种变化，这是因为对于一个给定的TTL，如果其路由发生变化，traceroute程序将打印出新的IP地址。第二，不能保证ICMP报文的路由与traceroute程序发送的UDP数据报采用同一路由。这表明所打印出来的往返时间可能并不能真正体现数据报发出和返回的时间差（如果UDP数据

8、报从信源到路由器的时间是1秒，而ICMP报文用另一条路由返回信源用了3秒时间，则打印出来的往返时间是4秒）。