Tracert命令 路由跟踪数据包解析

Tracertet 命令作为一个路由跟踪、诊断实用程序，在DOS和UNIX系统下都有此命令，它通过发送 Internet 控制消息协议 (ICMP) 回显请求和回显答复消息，产生关于经过每个路由器的命令行报告输出，从而跟踪路径。该程序是网管必备的TCP/IP工具之一，经常被用于测试网络的连通性，确定故障位置。因此，我们有必要通过对Tracert路由跟踪数据包的精确解析，完整了解Tracert命令的运行过程。
一、 数据包的捕获
1、网络环境如图1所示。
图1
2、捕获工具Sniffer pro过滤器设置步骤：
我们知道Tracert命令,是ICMP协议实现原理的具体应用,因此要捕获Tracert运行后产生的数据包,只须设置过滤器捕获ICMP流量即可(过滤器如图2所示)
（1） 选择“Capture”—— “Define Filter”。
（2） 选择“Profiles”，在Captuer Profiles窗口中选择“New”
（3） 选择ICMP作为文件的名字。因为Sniffer pro已经有一个只过滤ICMP的文件，所以你可以选择“Copy Sample Profile”, 选择IP/ICMP，点击OK。
（4） 当然你还需要在Define Filter窗口中定义“address”,捕获本机与任何主机的ICMP流量。

图2
3、运行Sniffer Pro，点击F10键开始捕获过程，在本机打开一个CMD窗口，发送TRACERT –d 10.4.153.165（使用带有 -d 选项的 tracert 命令时，TRACERT 将不会对每个 IP 地址执行 DNS 查找。见图3），命令运行结束后，按F9停止捕获，选择“Decode”，显示捕获的数据包（见图4）。

图3

图4
三、 数据包解析
从捕获的数据报，我们可以看到Tracert 命令是如何使用 IP 生存时间 (TTL) 字段和 ICMP 错误消息，确定一个主机到网络上其他主机的路由。IP包头的TTL（Time to Live）字段，是由发送端初始设置的一个8 bit字段，它指出数据包的有效时间，即生存周期。每个处理数据报的路由器都需要把TTL值减1或减去数据报在路由器中的停留秒数。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，按照ICMP协议的有关规定，当路由器收到一份数据报，如果其TTL字段是0或1，则路由器丢弃该数据报，并给源主机发送一份ICMP “超时”信息。Tracert命令正是据此发现路由器、确定路由的。下面我们来对数据包逐帧解析，体会Tracert命令的工作过程。
 帧1 主机A（10.4.152.16）向主机B（10.4.153.165）发送一个信息类型为8，代码为0的ECHO请求包。IP包头的TTL值为1。如图5所示
 帧2 由于目的主机在另一个网段，因此数据包被发往本地网关路由器A （10.4.152.254）,路由器A收到主机A发来的的ECHO请求包后，返回了一个一个类型为11，代码为0的ICMP包。回复“超时”（Time to live exceeded in transit）。如图6所示
从这两帧我们可以看到， 主机A首先发送 TTL 为 1 的回显数据包，路径上第一个路由器A（10.4.152.254）在转发数据包之前将数据包上的 TTL 递减 1。当数据包上的 TTL 减为 0 时，路由器丢弃该数据包，并将“ICMP Time Exceeded”（超时）的消息发回源主机A。由此，发现路径上的第一个路由器。
正如图7所显示的，主机A为了获得往返延迟时间的信息，在这一跳发送了三个TTL都为1、长度、目标地址相同的报文（帧1、帧3、帧5），路由器A依次丢弃这三个报文，并向主机A发送“超时”消息（帧2、帧4、帧6）。延迟时间信息显示见图3

图5

图6

图7
 帧7 主机A（10.4.152.16）向目标主机B(10.4.153.165)发送TTL值为2的回显数据包。如图8所示
 帧8 路由器B（10.4.147.82）路由器B向源主机（主机A）发送一个“ICMP Time Exceeded（超时）”数据包。如图9所示
我们看到，Tracert命令将 TTL 递增 1，主机A发送TTL值为2的回显数据包，数据报由路由器A转发至路由器B，由于该数据报的TTL值在第一跳时被减去了1，因此在到达路由器B后，TTL值为0。路由器B丢弃该数据包，并向主机A返回“ICMP Time Exceeded（超时）”的报文，从而获得路径上的第二个路由器信息（如图9所示）。同样主机A在这里也发送了相同TTL值的3个报文，以获得平均往返的延迟时间信息。（如图10所示）

图8

图9

图10
 帧13 、帧15、帧17 主机A（10.4.152.16） 发送TTL值为3的3个回显数据包。
 帧14 、帧16、帧18 主机B（10.4.153.165）回复类型为0，代码为0的3个ECHO包。
至此，由于主机A发出的数据包TTL值为3，发出的数据包经过两次转发后，到达目的主机B。主机B返回Echo应答包。至此实现主机A至主机B的路由跟踪。如图11所示

图11
通过以上对数据报的解析，我们看到Tracert命令通过控制IP报文的生存期（TTL），实现路由跟踪提供路由器到目的地址的每一跳的信息。TTL等于1的ICMP回显请求报文被首先发送，路径上的第一个路由器将会丢弃该报文并且发送回ICMP超时错误消息的报文。随后Tracert命令的每次发送过程都将 TTL 递增 1，通过检查中间路由器发送回的“ICMP Time Exceeded”消息来确定路由。这个过程将持续到到目标响应或TTL达到最大值，从而最终确定故障点或完整的路由路径。