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在现代网络管理中，了解数据包的传输路径对于故障排查和性能优化至关重要。

网络路径探测工具使得网络管理员能够清晰地观察数据包在到达目标主机之前经过的每一个路由节点。

今天介绍两个常用的网络路径探测工具：

Tracert 和 Traceroute，分析它们的工作原理及应用场景，帮助读者更好地处理网络故障。

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01 Tracert和Traceroute概述

Tracert 是 Windows 操作系统中的命令行工具，用于显示数据包到达目标 IP 地址所经过的路由节点列表。

能够让用户了解数据包的转发路径和每次转发所需的时延。

Traceroute 是 Unix/Linux 系统中的类似工具，功能上与 Tracert 相同，但在实现细节上有所不同。

Traceroute 默认使用 UDP 数据包进行探测，而 Tracert 则使用 ICMP Echo Message。

两者都能提供数据包转发途经的路由节点、时延以及可能存在的网络问题，但在具体参数和输出格式上略有差异。

图1

如图1所示，在主机A（Windows系统）和主机B（Linux系统）上执行上述命令，Tracert和Traceroute显示的探测结果中都提供了数据包转发路径、转发时延方面的探测数值。

02 Tracert工作原理

图2

如图2所示，当用户执行tracert命令时，主机A通过网络向目标主机发送第一组探测数据包“①”，数据包内容为ICMP Echo Message，并设置数据包IP首部的TTL值为1，数据包被Router1转发之前TTL值减1，此时TTL值降到0触发IP TTL超时机制，数据包将被丢弃，同时Router1向主机A发送一个ICMP超时消息“②”。这将提醒主机A数据包未能转发到目标主机，Router1在封装数据包时IP首部的源地址字段被设置为Router1的IP地址，因此主机A将记录第一跳转发到达Router1。

之后，主机A开始发送第二组探测数据包“③”，设置数据包IP首部的TTL值为2，这样数据包就能够被Router1转发至Router2，而在Router2触发IP TTL超时机制“④”，主机A将记录第二跳到达Router2。

以此类推 “⑤、⑥”，直至数据包能够转发到目标主机“⑦”，目标主机以ICMP Echo Reply Message响应“⑧”，主机A收到后Tracert进程终止。

图3

所示的数据包采集位置在主机A一侧，主机A每一组发送三个探测数据包（Echo Message），第一组设置TTL值为1，第二组设置TTL值为2，以此类推，直至进程终止。

图4

如图4所示，在每一跳路由器上触发IP TTL超时机制后将回应ICMP Time Exceed消息“①”，ICMP Type值为11表示超时消息，Code值为0表示超时原因是传输期间TTL为0（如果Code值为1则表示是数据包重组期间TTL为0）。最后一组探测数据包转发至目标主机，目标主机以ICMP Echo Reply Message响应“②”，源主机终止Tracert进程。

03 Traceroute工作原理

图5

Traceroute的网络转发探测原理与Tracert相同，均是使用了触发IP TTL超时机制的办法。但在实现细节上，默认情况下Traceroute使用的是UDP数据包进行探测。如图5所示，前面的探测原理与Tracert是一致的，直至到目标主机，Traceroute发送的UDP数据包访问的是高位端口，目标主机并不会开放这些高位端口，因此目标主机回应ICMP Destination Unreachable Message，源主机收到后触发Traceroute进程终止。

图6

如图6所示，目标主机回应了ICMP Type值为3，Code值为3的Destination Unreachable Message。Type值为3表示目的不可达，Code值为3表示目标端口不可达。

04 路径阻断策略检测

IT人员的日常中，服务器一切正常，但从某个位置突然就不能访问了也是“常事儿”。罪魁祸首可能是设备升级、主备倒换、路径切换、防火墙策略失配等等。一旦发生上述情况，迅速定位出关键设备是第一要务。为此，Traceroute提供了一个可选方案，我们可以用它来探测转发路径上的端口放行策略。

在主机B上执行命令：“traceroute 50.84.8.123 -z 100 -T -p 23”，“-z 100”参数表示每间隔100ms发送一个包，“-T”参数表示使用TCP协议探测，“-p 23”参数表示向目标主机的TCP 23端口发起TCP握手。

图7

如图7所示，向目标主机的TCP 23端口发起了访问“①”，TCP SYN置位表示握手消息“②”，目标主机的TCP端口为开放，因此以TCP RST消息回应“③”。使用这样的探测方式，不仅可以检测目标主机对应端口是否开放，还可以检测路径上是否有设备对该端口进行了阻断从而导致访问失败。

除此之外，Traceroute还支持更多功能，如路径MTU探测、IP Protocol探测、使用UDP-LITE探测、使用ICMP Echo探测、探测AS-PATH、探测MPLS标签交换路径、将探测报文加上Flow-label等。有关更多使用说明可执行“man traceroute”命令参考使用帮助。

05 常见现象及解析

在使用Tracert 和 Traceroute 时，可能会遇到一些常见现象，例如：探测到某些节点时出现了检测超时的情况，一般显示为“* ”。

这通常有两种最常见情况：

第一种，探测包被阻断且未作任何回应，比如被安全设备阻断；

第二种，中间有节点阻断了回应的ICMP差错消息，导致检测超时。

对于第2种情况，通常我们无法直接规避，但可以通过在多个位置部署流量采集点来进行流量监控，从而了解实际情况。而对于第1种情况，可以使用上一节所述的Traceroute工具的更多可选项进行尝试。

但如果是Windows系统怎么办呢？两个方法：

1、使用独立的Traceroute工具或其它网管工具；

2、之前有用过科来，挺推荐的。科来有实用的网络分析小工具，可以使用科来数据包生成器自行按需构建数据包并播放出去。

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