移植Traceroute到Ecos | Vskyman's Fantastic Voyage

traceroute 是什么？

　　Traceroute是一个能够显示数据包经过IP网络中的路由（路径）并且测量传输时延的计算机网络诊断工具。Traceroute会打印与目标主机间经过路由的往返时延，而Ping 仅计算与目标主机的最终往返时延。

Implementation

　　在Linux中，traceroute默认发送一组UDP报文到目的主机，但是可以配置ICMP请求或TCP SYN报文来替代。在Windows中，traceroute 默认发送ICMP请求报文而不是UDP报文。生存时间（TTL）值，被用来确定数据包发往目的地址过程中所经过的中间路由。当数据包经过路由器时，路由器会将数据包的TTL值减1，当路由器收到数据包的TTL值为0时，丢弃数据包，并返回ICMP error信息ICMP 超时。通常默认的初始TTL值为128（Windows OS）和64（Unix-based OS）
　　Traceroute程序通过初始发送TTL=1并且逐渐增加TTL值的数据包来识别中间路由。第一个路由器收到了数据包，减少TTL，发现TTL==0，丢弃数据包并返回ICMP超时信息给源地址。下一组数据包设置的TTL=2，所以第一个路由器将TTL-1并转发数据包，第二个路由器发现TTL==0，会丢弃数据包并发回ICMP超时消息。Traceroute就可以通过路由器发回的ICMP超时消息来构建一个数据包经过的路由器地址列表，直到到达目的地址，目的地址返回一个ICMP Reply消息。
　　每个沿路径返回的路由器时间戳值就是延迟的值，通常以毫秒为单位来测量每个包。
　　发送方期望在指定的秒内收到回复，如果在期望的间隔内没有收到确认数据包，会打印出一个星花。Internet Protocol不要求发往特定目的地的数据包必须采取相同的路由，所以主机列表记录的是数据包已经遍历过的主机。如果在#N跳的主机没有回复，在输出的时候这一跳被跳过。
　　在类Unix操作系统中，traceroute默认采用目的端口号范围33434-33534的UDP数据报。Traceroute程序通常有选项来使用ICMP Echo Request数据包或者TCP SYN报文来替代UDP。如果一个网络有防火墙并且同时管理Window 和类Unix系统，必须打开超过一个协议来允许traceroute穿过防火墙来工作并收到回复。

FreeBSD Traceroute Usage

FreeBSD Traceroute命令选项(1.4a12+FreeBSD)：
    "Usage: %s [-dFInrSvx] [-g gateway] [-i iface] [-f first_ttl]\n"
         "\t[-m max_ttl] [-p port] [-P proto] [-q nqueries] [-s src_addr]\n"
         "\t[-t tos] [-w waittime] [-z pausemsecs] host [packetlen]\n"

-P：设置探查包协议类型：支持UDP（默认类型）、TCP、ICMP、GRE（协议号47，封装ppp协议:协议类型0x880b）
-p: 设置目的端口号
-i: 设置接口，探测包的源IP为接口IP地址(若有多个地址，可通过-s选项指定)
-s: 指定接口的一个IP地址为SIP
-t: 设置探查包IP协议TOS域
-w: 发送探查包后，设置接收数据等待时间，超时未收到数据则打印”*”
-m: 设置探查包IP协议TTL(Time to live)域
-g: 设置宽松的源站选路路由地址
-f: 设置first TTL值(默认为1)
-z: 两次探查间最小的时间间隔(default 0)，单位ms，Useful when some routers use rate-limit for icmp messages.

-I: 设置发包协议类型为ICMP
-d: 打开socket层Debugging(需要内核支持)
　　setsockopt(sndsock, SOL_SOCKET, SO_DEBUG, (char )&on, sizeof(on));
-F: 设置探查包，IP不分片
-n: 显示IP地址时，不将其映射成主机名()
-r: 不经过路由表，直接发送给直连网络上的主机，如果主机不在直接网络上，则返回一个错误。
　　setsockopt(s, SOL_SOCKET, *SO_DONTROUTE**, (char *)&on, sizeof(on));
-S: 打印lost探查包百分比
-v: 打印调试信息(-v –v 会把探查包按字节打印出来)
-x: 填充探查包IP校验和字段

移植到ecos中遇到的问题

Ecos共用同一地址空间，traceroute源文件中的全局变量和函数须修改成static定义。
Ecos Shell是一个单独线程来调用用户输入命令对应的函数（解析输入，调用相应函数），而不是执行命令的程序（ecos是一种单进程多线程操作系统），需要在调用函数时，对static 变量进行初始化。

总结

　　调试程序的时候，先从原理上弄懂程序，做到思想走在行动前面，思想指导行动，避免盲目行动。

本文链接：移植traceroute到Ecos
作者：Vskyman
出处：https://vskyman.github.io/
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