【分享】一个集成tracert和ping的网络监测工具

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 }