对比常见两种指令的执行流程以及背后的原理

在一次偶然的过程中,我发现访问网址速度很快,但是做路由追踪就非常慢,通过查阅资料了解了两种不同方式的执行流程以及背后的原理

首先,数据包在网络上传递的过程类似于平信在邮局间传递的过程。当你寄出一封信的时候,它先通过寄出方的街道邮局转运到区县邮,再到市邮局,再到省局,到收件方省局……你trace route的时候看到经过的地址,就是这些中间转运的邮局(路由器)的地址。

现在再谈谈ping,ping和tracert都是基于icmp协议的,在你ping的时候,电脑会发出一个icmp echo request报文,目标设备在收到这个报文后,会返回icmp echo reply报文,这个过程耗时大概就是数据在网络中来回传输的时间,很快。

但是你也会发现,如果丢包或者ping一个不存在的地址的时候,会等一会儿才出结果,这是因为ping应用无法判断是丢包了还是延时比较大,只能等等看,通常最多等2s,如果还收不到回包,就认为丢包了。

而要说tracert,就要先说TTL,TTL(time to live)是IP报文头部的一个标记,最开始的时候,大家想用它来记录IP包在网络中可以存活的剩余时间,用来避免拥塞和环路,但是后来大家发现算时间太麻烦了,于是决定每经过一次路由器(邮局)就把这个数值减1,当减到0的时候,就把这个数据包丢弃,并以自己的IP为源地址向发出这个包的地址回应一个icmp time-to-live exceeded报文。linux电脑发出数据包的ttl一般默认初始值是64,windows通常是128。

当你使用tracert的时候,他也会发出icmp echo request报文,与ping不同的是,他会先将TTL设置为1,这样第一个接收到这个报文的路由将ttl减1后得到0,返回time-to-live exceeded报文,这样就能探测到第一跳路由的地址。然后在发出一个ttl为2的报文……依次类推,探测出中间每一跳路由的地址,直到收到echo reply报文为止。

然而,time-to-live exceeded报文受到的待遇却不如echo reply报文,有些路由根本没有开启回应这种报文,有些防火墙之类安全设备会拦截这种报文,还有些nat设备处理后,发送tracert的机器会误以为回复的报文不是给自己的。也就是说time-to-live exceeded报文丢失是很常见的。

和ping相同,tracert程序会等待2秒后,才认为数据丢失了,继续发下一个包,这是造成tracert慢的最重要的原因。还一个原因,是网络中的路可能有很多走法,tracert会同一个ttl值发送多个报文,看看有没有其他的走法。

如果你受不了tracert,有一个叫mtr的工具能帮你,它的工作原理和tracert一样,但是它采用了并行处理的办法,不是发一次加一次ttl,而是一股脑发一群,等收到echo reply再做修剪,它的速度回很快,基本1、2秒就能出结果。

所以,综上所述,traceroute因为各种原因导致速度很慢,反而ping速度很快

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