traceroute是一个检查网络路径的工具，最初由Van Jacobson实现。它现在已经成为Linux、Cisco IOS以及其他很多操作系统的基本网络工具之一，Windows下也有一个类似的工具tracert。下图是Linux执行traceroute的结果，它能显示每一跳的IP地址及域名（如果反向查询成功），以及对应的往返时间。
traceroute与tracert的原理是很类似的，它们通过设置IP报文里的TTL字段，TTL在每个路由器里都会减1，因此到了指定的跳数之后，TTL刚好减到0。如果这时候还没到达目的地，那么路由器会返回一个类型11的ICMP报文，表示time exceeded（TTL为0）。从而，原主机根据这个ICMP报文就能知道每一跳的IP地址。
但是，其实traceroute具体的实现方法与tracert是不同的，我昨晚在Packet Tracer做了下面的实现。首先看看实验的拓扑图，我做了两次实验，第一次从laptop2a使用tracert，目的地是dhcp（IP地址是8.8.8.2）；第二次从core2使用traceroute，目的地同样是dhcp。我的目的是观察到tracert与traceroute的不同。
从上图可以看到，tracert使用的ICMP类型8报文，即ICMP Echo Request，与ping程序一样。可以看到，第一次TTL设为了1，可以预见这个报文将会在core2丢弃，并返回ICMP Time Exceeded报文。下图是返回的报文，可以见到ICMP报文里还会附上原来报文的内容。根据《TCP/IP详解》的说明，ICMP的差错报文需要附上原来报文的IP报头，以及后面紧跟着的8个字节，不过现在的实现一般都把更多的字节附上。
为什么必须多8个字节呢？因为这样做可以把ICMP Echo Request报文里的标识符字段和序列号字段包含进来，那么如果原来客户端同时开了两个tracert程序，客户端可以根据标识符字段区分交给哪个进程处理。实际上，TCP/IP协议栈就是故意这样设计的，IP报头后面的ICMP报头，或者UDP报头，或者TCP报头，它们的前8个字节就已经包含了端口号、序列号等所有能区分进程的信息，从而ICMP差错报文会把这些信息附上。
对于tracert来说，如果TTL大到可以到达目的地，那么目的地会返回一个ICMP Echo Reply（ICMP报文类型0），就像ping一样。这时，tracert就可以结束了。
traceroute则不一样，它不是使用ICMP Echo Request报文，从下图可以看出，它是使用UDP报文。UDP的源端口用于标识主机上不同的traceroute程序，原理刚才已经分析过了。目的端口从33434开始，每一个报文会把目的端口增加1，直到33534，目的是为了区分返回的报文对应哪个发出的报文。
如果TTL不足以去到目的地，就和tracert的情况一样，路由器返回一个ICMP Time Exceeded报文。那么如果到达目的地会发生什么事呢？上图里有了答案，目的地返回一个类型3，代码也是3的ICMP报文，表示端口不可达。所以，我们还可以知道多一个常识，即主机的33434到33534端口一般不能作为服务用途的，因为traceroute希望目的地返回端口不可达。traceroute收到这个报文之后，就知道已经到达目的地，可以结束程序了。
总结一下，tracert是使用ICMP Echo Request报文去实现，traceroute是使用UDP报文去实现，不过基本原理都是利用IP报文的TTL字段。现在的互联网复杂很多，有些路由器屏蔽了其中一种检查路径的方式（甚至两种都屏蔽），所以同时使用tracert和traceroute，再把结果合并，有时会更好。因此，traceroute实际上更有优势，因为现代版的traceroute只要加-I选项就相当于tracert的功能。据说现在还有一种使用-P选项的方式使用TCP报文的，但是我还没试过。
