计算机网络：traceroute 是什么
我的电脑是 Windows 系统，当我在命令行中敲下 tracert www.baidu.com 的时候，它是如下展示的：
而在 CentOS 的服务器上运行 traceroute www.baidu.com 时（如果未安装 traceroute，先执行 yum install traceroute），它又是这么展示的：
那么为什么二者响应数据会不同呢？
今天我们还是继续水文章，来聊聊 traceroute 是什么，以及其简单的原理。
traceroute 是什么？
traceroute(Windows 系统下是tracert) 命令利用ICMP协议定位您的计算机和目标计算机之间的所有路由器。TTL值可以反映数据包经过的路由器或网关的数量，通过操纵独立ICMP呼叫报文的TTL值和观察该报文被抛弃的返回信息，traceroute命令能够遍历到数据包传输路径上的所有路由器。—— 百度百科
由上可知，我们知道 traceroute 是一个命令，可以定位客户端到目标计算机之间所有的路由器。然后我们也可以看到了两个英文缩写，ICMP 和 TTL，它们的全称分别是 “Internet Control Message Protocol”（Internet 控制报文协议）、“Time To Live”（生存时间），这俩又是什么呢？
ICMP（Internet Control Message Protocol）Internet控制报文协议。它是TCP/IP协议簇的一个子协议，用于在 IP主机、路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息。这些控制消息虽然并不传输用户数据，但是对于用户数据的传递起着重要的作用。
—— 百度百科
简言之，ICMP 通常用来传递网络通信之间的错误信息。
TTL是 Time To Live的缩写，该字段指定IP包被路由器丢弃之前允许通过的最大网段数量。TTL是IPv4报头的一个8 bit字段。
注意：TTL与DNS TTL有区别。二者都是生存时间，前者指ICMP包的转发次数（跳数），后者指域名解析信息在DNS中的存在时间。
—— 百度百科
虽然 TTL 翻译作“生存时间”，但看这意思更像是说“生存次数”。
至此，我们算是基本了解了相关的一些概念。那么这几个概念是如何组装到一起的呢？下面我们来简单介绍一下 traceroute 有趣的原理。PS：不要吐槽为啥我在“百度百科”上找定义而非“维基百科”。
traceroute 是如何工作的？
原理：traceroute 会从客户端首先发送一个 TTL=1 的数据（报文或者请求）到目标计算机，当路径上的路由器收到这条数据时，TTL 会减 1，此时，第一个路由器便会返回超时的 ICMP 响应，这样，客户端就获取到了第一个路由器的地址信息；以此类推，客户端会接着发送 TTL=2 的数据，那经过第一个路由器，TTL 减 1，经过第二个路由器，TTL 减为 0，此时，第二个路由器便会返回超时的 ICMP 响应，客户端也就拿到了第二个路由器的信息。直到抵达目标计算机。
那么你就可能会问了，如何判断已经到达目标计算机了呢？仔细观察上图可以知道，路由器返回的报错信息，与目标计算机返回的报错信息是不同的，而客户端就是根据返回的不同报错来判定是否到达目标计算机的。在发送请求时，客户端请求的端口号会设置成一个比较大的值，一般大于 30000，这样在路由器上返回的 ICMP 报文都是超时错误，而在目标计算机上返回的则是“端口不可达”的错误报文。
关于 traceroute 有两种实现，一种是基于 UDP 协议实现的发送报文（windows 系统），一种是基于 ICMP echo request （ICMP 回显请求）实现的（Unix/Linux 系统）。其两者的区别就是从客户端往下一节点发送的数据格式不同，一种是向下一节点发送 UDP 报文，一种是向下一节点发送 ICMP echo request 请求，至于更多的实现细节，大家感兴趣的话可以自行去探索。
总结
Traceroute 是用来侦测主机到目的主机之间所经路由情况的重要工具，也是最便利的工具。前面说到，尽管 ping 工具也可以进行侦测，但是，因为 ip 头的限制，ping 不能完全的记录下所经过的路由器。所以 Traceroute 正好就填补了这个缺憾。
本文也只是简单地介绍了一下 traceroute 的原理，告诉大家有这么一个东西，其中还有很多问题值得去探索，比如其所使用的协议，UDP 报文数据的组成，以及 ICMP 和 TTL 更多的理解等等。也希望本篇文章可以达到抛砖引玉的效果。
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