Network - Traceroute

Created by : Mr Dk.

2018 / 12 / 26 11:24

Nanjing, Jiangsu, China

About

Traceroute 是用来检测从 发出数据包的主机 到 目标主机 之间所经过的网关数量的工具。在 Windows 下叫做 tracert，可以定位从发送主机到目标主机之间的所有路由器。主要原理：操纵数据包中的 TTL 字段进行步步试探。

traceroute-windows

Windows 下的 tracert：

  • 当前主机 IP 地址为 [153.3.101.244]，尝试对 Baidu 进行 traceroute
  • 默认参数最大 TTL 为 30
  • 默认参数对每个 TTL 发出 3 个探测包

TTL

TTL (Time-To-Live) 是 IP 数据包中的一个字段，指定了数据包最多能经过几次路由器：

  • IP 数据包每经过一次路由器，TTL 的值就会被减掉 1
  • TTL 被减至 0 时，该数据包将被路由器丢弃，不再继续转发，同时路由器向源地址发送一个超时报文

Theory

Traceroute 的原理是，向目的地址发送 TTL 从 1 开始逐渐增大的数据包：

  • TTL == 1 时，第一跳路由器将会返回超时报文
  • TTL == 2 时，第二跳路由器将会返回超时报文
  • ......
  • 直到 TTL 的值能够到达目的地址，目的地址返回一个确认信号（可能是不同形式的）
  • 或者到达最大 TTL 限制，也没有到达目的地址

Implementation Based on ICMP

发送 ICMP echo request，实际上就是 ping 命令。如果 TTL 超时，将会返回 ICMP-TTL-Exceeded 报文；如果到达目的地址，将会返回 ICMP echo reply 报文，暗示 traceroute 结束。

traceroute-icmp

可能出现的问题：

  • 有些服务器或防火墙会因为安全原因不回复 ICMP echo reply
  • 有些路由器会 安静 地丢掉 TTL 减小到 0 的数据包，即不返回 TTL 超时报文

Implementation Based on UDP

发送 UDP 数据包，使用一个大于 30000 的端口号。如果 TTL 超时，将返回 ICMP-TTL-Exceeded；如果到达目的地址，由于服务器通常不会使用大于 30000 的端口号，将返回 ICMP-port-unreachable，暗示 traceroute 结束。

traceroute-udp

可能出现的问题：

  • UDP 由于经常被用来做网络攻击 (无需连接，没有状态约束)，因此 ISP 出于安全考虑会采用端口白名单，只有在白名单端口中的数据包才能通过
  • 服务器可能出于安全原因不提供 UDP 服务
  • 可能被防火墙过滤

References

图片来自 简书。