Elegance

有玩過traceroute或win下的tracert朋友,不曉得有沒有遇過一些trace的怪象?
嗯…這些怪象就像,我明明用來trace的封包已經到了Internet但傳回來的hop位置是
private ip...

Example

bash-2.05$ traceroute a.b.c.d

.....

.....

.....

(此時封包已經到了Internet上)

4 10.0.x.x 1ms 1ms 1ms

.....

.....

.....

又或者traceroute的目標IP會出現在最後的兩個hop?

Example 1.______________________________________________________________

bash-2.05$ traceroute -p 26 -q 1 59.121.189.191
traceroute to 59.121.189.191 (59.121.189.191), 30 hops max, 40 byte packets
.....
.....
.....
4 tp-s2-c76r5.router.hinet.net (168.95.82.194) 1.271 ms
5 h25.s82.ts.hinet.net (168.95.82.25) 2.086 ms
6 59-121-189-191.dynamic.hinet.net (59.121.189.191) 58.531 ms
7 59-121-189-191.dynamic.hinet.net (59.121.189.191) 567.928 ms

Example 2.______________________________________________________________

bash-2.05$ traceroute -p 25 -q 1 59.121.189.191
traceroute to 59.121.189.191 (59.121.189.191), 30 hops max, 40 byte packets
.....
.....
.....
4 tp-s2-c76r5.router.hinet.net (168.95.82.194) 1.943 ms
5 h25.s82.ts.hinet.net (168.95.82.25) 1.946 ms
6 59-121-189-191.dynamic.hinet.net (59.121.189.191) 58.467 ms
7 *
8 *
9 *
10 59-121-189-191.dynamic.hinet.net (59.121.189.191) 64.505 ms
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通常像第一個問題會出現private ip是因為封包到了大型的網路，然而這網路之中的router
分別都是以private ip互相連接,會出現private ip的那個router通常是沒有直接對internet的需求.
所以說你如果在win下用pathping去偵測的話,碰到出現private ip的那個hop你可能就沒輒了.
至於第二個問題...有次我用windows pc去tracert一台機器，結果出現像Example 1的情況,
這情況通常是因為防火牆造成的,最近在家裡配合NAT和網外的一台solaris的機器實作出來了.
　
首先,大略介紹一下,windows下的tracert是送出ICMP request的封包,
然後第1個Hop會把ip的ttl值設為1，會收到第一個router送來的icmp ttl exceeded封包,
因為router每把經過的封包ip欄的ttl減1，如果一個封包的ttl為0的話，那麼這封包就被router丟棄,
丟掉後會告知來源端說你的封包已經逾時time exceeded了.這樣的設計是為了避免internet上有無窮盡的封包.
tracert利用這種方式去計算來源跟目的機器間的機器數目.
然後收到router送的time exceeded的icmp封包,它會送出封包比上一個hop的封包ttl值再加1,
最後收到目標機器送出的ICMP reply就結束了.
而unix底下的traceroute是送出UDP的封包,ttl值也是以每次遞增1的方式,方式其實都大同小異.
只差在traceroute是送出幾乎不可能有在listen的udp port去,預期對方目標機器會送出一個icmp
的port unreachable封包,收到此封包,traceroute的工作即結束.
　
我實作的方式就是將NAT開一個udp port轉送到我的內網pc來,所以你就會看到像第一個example一樣
譬如我在nat上開一個對外的udp port 99，然後轉送到我內網192.168.1.50這台機器的99 port好了
然後我在外面那台solaris機器下
traceroute -p 94 -q 1 59.121.189.191
這行指令是說,我一開始的udp port指定為94，每個hop只送出一個udp packet.
然後traceroute的udp port每次也會增加1
(整個traceroute就是設計成這樣,聽說後來的版本可以用選項固定port),
因為從solaris機器到我的NAT，中間會經過5部router，所以到達我的NAT的udp封包在solaris送出前
要把ttl設為6才能到達,然後port也已經從94遞增到99了,所以我的NAT會收到來自solaris的udp封包,
帶有目的端port為99，TTL值已經被中間的5部router扣到只剩下1了，然後NAT看到這個封包會想要往內網送,
可是NAT本身因為也是一台router所以它也會把這個要往內送的封包TTL再扣1，這一扣就把封包扣成0了，所以
NAT就會把這個封包丟掉，再傳回一個icmp time exceeded的封包給solaris說你的封包被我丟了,這時solaris
的traceroute就會再送出比剛送出的封包再加1的ttl值udp封包出去,這時到了我的NAT就有TTL=2的udp封包,
然後NAT就可以成功的再往內送給192.168.1.50這台機器，然後192.168.1.59這台機器收到這個TTL=1,udp port=100
的封包,如果這台機器本身沒有listen這個udp port(可以用Netcat來實驗)的話,就會送出icmp的port unreachable給
外網的solaris機器.所以說我如果在NAT那端開很多個udp port對到網內這台機器時,然後這個udp封包被192.168.1.100的
防火牆欄掉，或者192.168.1.100有在listen這個udp port的話，就會直接把封包丟到OS裡處理，
並不會送出port unreachable，所以traceroute設計上就是開啟較高的port去偵測避免這種情況,像Example2這樣,
最後在第10個hop會成功是因為NAT剛好沒有開這個udp，所以port unreachable是由
NAT送出的，不是由192.168.1.50這台機器送的.



2007/05/03 新增註記--

其實像第一個問題，trace route中會出現private ip更正確的解釋應該是這樣的

當A主機要trace route到B主機時，中間的router如果其中有2台彼此是以private ip

相連結的話，那麼從A主機trace或B主機trace都會出現其中有個hop會是private ip.

e.g.

A machine----->router A<----->router B<----->router C<----->router D<-----

B machine

其中router B對router C相連的那個網路介面設為192.168.1.5

然後router C對router B相連的網路介面設為192.168.1.6

那麼從A主機trace到B主機的過程中(先不考慮其它路徑的選擇)，在第三個hop會遇到router C

然後會出現的ip位址就是192.168.1.6

如果從B主機trace到A主機的過程中(先不考慮其它路徑的選擇)，會在第三個hop遇到router B

然後出現ip為192.168.1.5的位址...

這些是在TCP/IP Illustrated Volume 1中的章節翻到的trace route概念