最近接到一个需求，需求背景是这样的：目前Windows平台下本身都有tracert和ping的实现，而且可以直接在cmd下使用。
需求中有两个要求：
1. Windows平台中的tracert执行速度太慢，一次tracert可能要花十几分钟。所以，需要一个快速的tracert实现。
2.将tracert和ping结合起来:tracert出来的节点，需要ping一下，看看当前节点的连通性。
接到这个需求后，开始的时候有点无从下手，只能先从研究tracert的原理出发，搞清楚原理后才能去提升速率。
tracert原理：
Tracert 命令用 IP 生存时间 (TTL) 字段和 ICMP 错误消息来确定从一个主机到网络上其他主机的路由。
首先，tracert送出一个TTL是1的IP 数据包到目的地，当路径上的第一个路由器收到这个数据包时，它将TTL减1。此时，TTL变为0，所以该路由器会将此数据包丢掉，并送回一个「ICMP time exceeded」消息（包括发IP包的源地址，IP包的所有内容及路由器的IP地址），tracert 收到这个消息后，便知道这个路由器存在于这个路径上，接着tracert 再送出另一个TTL是2 的数据包，发现第2 个路由器，以此往复。。。。。
tracert 每次将送出的数据包的TTL 加1来发现另一个路由器，这个重复的动作一直持续到某个数据包 抵达目的地。当数据包到达目的地后，该主机则不会送回ICMP time exceeded消息，一旦到达目的地，由于tracert通过UDP数据包向不常见端口(30000以上)发送数据包，因此会收到「ICMP port unreachable」消息，故可判断到达目的地。
tracert 有一个固定的时间等待响应(ICMP TTL到期消息)。如果这个时间过了，它将打印出一系列的*号表明：在这个路径上，这个设备不能在给定的时间内发出ICMP TTL到期消息的响应。然后，Tracert给TTL记数器加1，继续进行。
读懂tracert的原理后，其实不难发现，TTL=1到TTL=30的请求其实关联性不大，我们要加速实现tracert可以从这里入手。
看一下tracert结果的格式：可以发现，每一次tracert最多会有30个节点，每个节点包含3个时间数据，经查阅是三次请求的响应时间
网上查阅了一些资料，发现可以基于ICMP.dll实现tracert,网友给出了代码：
1 //TraceRoute3.cpp 2 #include <stdio.h> 3 #include <winsock2.h> 4 #include <windows.h> 5 #include <IPHlpApi.h> 6 //增加静态链接库ws2_32.lib 7 #pragma comment(lib,"ws2_32.lib") 8 //声明3个函数类型的指针 9 typedef HANDLE (WINAPI *lpIcmpCreateFile)(VOID); 10 typedef BOOL (WINAPI *lpIcmpCloseHandle)(HANDLE IcmpHandle); 11 typedef DWORD (WINAPI *lpIcmpSendEcho)( 12 HANDLE IcmpHandle, 13 IPAddr DestinationAddress, 14 LPVOID RequestData, 15 WORD RequestSize, 16 PIP_OPTION_INFORMATION RequestOptions, 17 LPVOID ReplyBuffer, 18 DWORD ReplySize, 19 DWORD Timeout 20 ); 21 int main(int argc,char* argv[]){ 22 if(argc!=2){ 23 printf("Usage: %s destIP/n",argv[0]); 24 exit(-1); 25 } 26 WSADATA wsa; 27 if(WSAStartup(MAKEWORD(2,2),&wsa)!=0){ 28 printf("WSAStartup failed./n"); 29 exit(-1); 30 } 31 //转换IP地址到整数 32 unsigned long ip = inet_addr(argv[1]); 33 if(ip==INADDR_NONE){ 34 //用户可能输入的是域名 35 hostent* pHost = gethostbyname(argv[1]); 36 //如果域名无法解析 37 if(pHost==NULL){ 38 printf("Invalid IP or domain name: %s/n", argv[1]); 39 exit(-1); 40 } 41 //取域名的第一个IP地址 42 ip = *(unsigned long*)pHost->h_addr_list[0]; 43 printf("trace route to %s(%s)/n/n",argv[1],inet_ntoa(*(in_addr*)&ip)); 44 }else{ 45 printf("trace route to %s/n/n",argv[1]); 46 } 47 //载入ICMP.DLL动态库 48 HMODULE hIcmpDll = LoadLibrary("icmp.dll"); 49 if(hIcmpDll==NULL){ 50 printf("fail to load icmp.dll/n"); 51 exit(-1); 52 } 53 //定义3个函数指针 54 lpIcmpCreateFile IcmpCreateFile; 55 lpIcmpCloseHandle IcmpCloseHandle; 56 lpIcmpSendEcho IcmpSendEcho; 57 //从ICMP.DLL中获取所需的函数入口地址 58 IcmpCreateFile = (lpIcmpCreateFile)GetProcAddress(hIcmpDll,"IcmpCreateFile"); 59 IcmpCloseHandle = (lpIcmpCloseHandle)GetProcAddress(hIcmpDll,"IcmpCloseHandle"); 60 IcmpSendEcho = (lpIcmpSendEcho)GetProcAddress(hIcmpDll,"IcmpSendEcho"); 61 //打开ICMP句柄 62 HANDLE hIcmp; 63 if ((hIcmp = IcmpCreateFile()) == INVALID_HANDLE_VALUE){ 64 printf("/tUnable to open ICMP file./n"); 65 exit(-1); 66 } 67 //设置IP报头的TTL值 68 IP_OPTION_INFORMATION IpOption; 69 ZeroMemory(&IpOption,sizeof(IP_OPTION_INFORMATION)); 70 IpOption.Ttl = 1; 71 //设置要发送的数据 72 char SendData[32]; 73 memset(SendData,'0',sizeof(SendData)); 74 //设置接收缓冲区 75 char ReplyBuffer[sizeof(ICMP_ECHO_REPLY)+32]; 76 PICMP_ECHO_REPLY pEchoReply = (PICMP_ECHO_REPLY)ReplyBuffer; 77 BOOL bLoop = TRUE; 78 int iMaxHop = 30; 79 while(bLoop && iMaxHop--){ 80 printf("%2d: ",IpOption.Ttl); 81 //发送ICMP回显请求 82 if(IcmpSendEcho(hIcmp,(IPAddr)ip, SendData, sizeof(SendData), &IpOption, 83 ReplyBuffer, sizeof(ReplyBuffer), 3000)!=0){ 84 if(pEchoReply->RoundTripTime==0){ 85 printf("/t<1ms"); 86 }else{ 87 printf("/t%dms",pEchoReply->RoundTripTime); 88 } 89 printf("/t%s/n",inet_ntoa(*(in_addr*)&(pEchoReply->Address))); 90 //判断是否完成路由路径探测 91 if((unsigned long)pEchoReply->Address==ip){ 92 printf("/nTrace complete./n"); 93 bLoop = FALSE; 94 } 95 }else{ 96 printf("/t*/tRequest time out./n"); 97 } 98 IpOption.Ttl++; 99 } 100 IcmpCloseHandle(hIcmp); 101 FreeLibrary(hIcmpDll); 102 WSACleanup(); 103 return 0; 104 }
运行后可以看到，这里实现了和windows的dos里面一模一样的tracert,但距离我们想要的“快速”还有一定差距。
我们可以在这个基础上做改进：使用多线程来实现最多30跳跃点的请求，每次请求分别执行三次，最后我们可以直接使用90个线程来执行程序，最终将结果
按固定位置填充到定义的数组中。
至于结合ping就比较简单了，直接调用 windows下的ping命令。
最后，需要注意的是，我们使用c++做成一个exe供程序直接调用，这里需要接收外部参数：网址,是否执行ping命令,ping命令的-l参数,ping命令的-n参数
最终结果：
最终效果非常好，执行效率相比windows下的tracert快了非常多，而且非常方便。
注意：在某些系统上执行的时候会报错，需要添加两个dll文件：msvcp120d.dll和msvcr120d.dll到本机的windows/system32或者windows/SysWOW64下
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