全球实时：深度剖析轻量且强大的网络路径追踪工具NextTrace - 路径探测的囊中利器

2023-04-15 16:22:51 来源：腾讯云

一、前言

NextTrace为一款轻量化的开源可视化路由跟踪工具，目前支持ICMP、TCP、UDP等多种协议，并通过地址库显示每一跳节点的AS号、归属地情况，并通过路由可视化生成地图路径标注，光是这几样功能可谓对于网络故障定位起到非常大的作用，不排除后续会纳入到各个Linux发行版软件源中。

截止到目前(2023.4)，最新版本为v1.1.3，本文将从各个参数讲解NextTrace用法。

【资料图】

二、细究探测原理

探测原理很简单，通过TTL=1一直往上递增，每经过一跳，TTL减1，TTL耗尽后对端网关触发Time-to-live exceeded（TTL耗尽，超过生存时间）就能拿到节点的IP地址，除非此网关节点不响应任何信息，则用*表示，响应*并不代表节点不通，路由节点有QoS策略，对于优先级低的协议可以选择响应或者直接DROP，但并不影响它往后给你转发，只要TTL是够的依然会给你查路由转发。

TTL是IP头部特有字段，RFC791对于IP头部格式的定义如下：

RFC792对于Time-to-live exceeded（ICMP TYPE=11,CODE=0）的定义：如果处理数据包的网关发现TTL字段为零，它必须丢弃该数据包，网关也可以通过time exceeded消息通知源主机，

通过以上说明，你应该知道怎么手动拿到每一跳的地址，没错，就是指定TTL值，不管是ICMP、TCP、UDP都能指定TTL，让它从1开始递增，只要属于IP协议就行，都会有TTL头部字段，把TTL从1依次递增就能拿到每一跳的地址，比如下面的示例：

for ttl in 1 2 3;do ping -t $ttl 1.1.1.1 -c 1;donefor ttl in 1 2 3;do nping --tcp --ttl $ttl -c 1 -p 80 qq.com;done

上面的示例中，不管是ping测试还是TCP测试，从TTL=1 递增到TTL=3，拿到了三个节点返回的TTL exceeded。

估计很多人会问到，“我发的是TCP/UDP请求，为什么给我返回ICMP协议的TTL耗尽？”，在这里统一回复下：ICMP具备承载网络状态信息的能力，不同ICMP TYPE + CODE组合表示不同状态信息，具体可参考维基百科的ICMP状态码表，比如ttl exceeded，对应的是ICMP TYPE=11,CODE=0：

三、安装

1.Linux

一键安装脚本：

bash <(curl -Ls https://raw.githubusercontent.com/sjlleo/nexttrace/main/nt_install.sh)

GHPROXY 镜像（国内使用）：

bash <(curl -Ls https://ghproxy.com/https://raw.githubusercontent.com/sjlleo/nexttrace/main/nt_install.sh)

2.Windows

在 Release页面下载编译后的二进制文件，在CMD内执行。

3.macOS

brew tap xgadget-lab/nexttrace && brew install nexttrace

四、参数详解

1.无参数追踪

没有明确指定协议的情况下，NextTrace默认会使用ICMP探测，同时支持IPv4、IPv6，比如测试到1.1.1.1的路径：

nexttrace 1.1.1.1

探测原理也很简单，通过TTL递增来拿到每一跳的地址，并默认通过地址库LeoMoeAPI拿到每个IP的AS号、运营商、归属地等信息。

当然也可以直接接域名，如果域名解析返回了多个记录，则会让你手动选取一个：

2.TCP模式路径追踪(-T/--tcp)

不接端口的情况下，默认探测80，可以通过-p指定端口：

nexttrace -T <目的地址> -p 443

很显然，即使是TCP，发往的目的IP从未变过，而是通过递增TTL值，拿到每个节点Time-to-live exceeded返回，最后汇总呈现数据。

3.UDP模式路径追踪(-U/--udp)

不接端口情况下，默认使用53端口探测，同理可通过-p指定端口，比如追踪目的地址2115端口：

nexttrace --udp <目的地址> -p 2115

同理，发送的是UDP探测，通过递增TTL来判断每一跳的节点。

这里服务端通过socat命令在目的端监听了udp 2115端口，收到什么则回显什么，可以看到NextTrace向目的端发送的是无意义的字符串：

4.FAST快速模式(-F/--fast-trace)

适合新手使用，可测试到北上广电信、移动、联通、教育网的trace路径，主要用于定位请求是否出网或者在哪断了，类似于一对多的拨测请求，同时也支持IPv4、IPv6 双栈。

默认ICMP模式：

nexttrace --fast-trace

TCP模式：

nexttrace -F -T

此模式下，当前版本暂不支持UDP。

5.指定端口(-p/--port)

四层才有端口的概念，因此TCP、UDP模式均支持使用此参数，前面的示例中也已经体现，不再重复赘述。

nexttrace -p <端口> <目的地址> --tcpnexttrace -p <端口> <目的地址> --udp

6.指定到每个节点的探测次数(-q/--queries)

不指定的情况下从TTL=1开始递增，每一跳默认探测三次：

通过-q参数可以指定探测次数，因此如果需要更精确的结果，建议适当增加探测次数，如果只希望快速得到结果，也可以适当缩小探测次数，一般默认三次足够了。

nexttrace <目标地址> -q 5  # 指定探测次数为五次

通过wireshark、tshark也能清晰观测到次数的变化，同时从NextTrace的输出结果来看，每个节点的耗时统计也增加到5次。

7.指定最大跳数(-m/-max-hops)

默认30，这里理解成指定最大TTL值更为恰当，因为TTL探测的初始值是可以通过--first参数指定的，不一定从1开始，如果不指定--first参数，则默认从第一个节点往下数N跳。

nexttrace -m 2 <目标地址> # 只跟踪前两跳

8.指定初始TTL值(-f/--first)

前面说过，ttl默认从1开始递增，如果只想看某几跳之后怎么走，比如忽略内网节点，这时候就能通过此参数来指定初始TTL值。

从TTL=3开始探测：

nexttrace -f 3 <目标地址>

可以看到从TTL=3开始递增探测，直接略过了内网网段，第一个外网节点113.87.48.1正好是出口公网运营商的网关。

同时可以配合-m参数，来获取某几跳之间的路径情况，比如从第三跳开始到第六跳可以是：

nexttrace -f 3 -m 6 <目标地址>

9.禁止反向解析(-n/--no-rdns)

防止将IP解析成域名，可以使用此参数。

nexttrace -n <目标地址>

比如下图示例，不加-n参数，1.1.1.1被解析成了域名，加了-n参数后，则没有出现域名。

1.1.1.1是CloudFlare的公共DNS，并且反向解析出来的域名提供web访问能力：

反向解析将会查找IP是否存在PTR记录，并呈现在nexttrace每个节点的输出结果上。

所以可想而知，如果不加-n参数，不光是给每个节点发探测请求，还随之附带PTR记录的DNS query，看是否存在域名的可能性，这将花费一部分不必要的时间，因此没有反向解析域名的需求下，强烈建议默认加上-n参数。

10.启用反向解析(-a/--always-rdns)

默认行为，从上面的抓包可知，NextTrace每次拿到节点后，都会发起PTR查询，-a参数只要查询到了就呈现在结果上：

没有特殊需求一般不建议使用此参数，只会影响探测速度。

11.指定IP数据库(-d/--data-provider )

可以是：IP.SB、IPInfo、IPInsight,、IP-API.com、Ip2region、IPInfoLocal、CHUNZHEN，默认为LeoMoeAPI。

其中ipinfo和IPInsight API对于免费版查询有频率限制，可从这些服务商自行购买服务以解除限制，如有需要可以 clone nexttrace项目添加其提供的token自行编译。TOKEN填写路径为ipgeo/tokens.go：

使用ipinfo的执行效果：

nexttrace -n -d ipinfo <目标地址> # 使用ipinfo IP数据库作为数据源，-n禁止反向解析

Ip2region在第一次执行nexttrace -d Ip2region时会自动下载，也可自行下载并命名为 ip2region.db。

执行效果：

nexttrace -n -d ipinfo <目标地址> # 使用ip2region IP数据库作为数据源，-n禁止反向解析

纯真IP数据库默认使用http://127.0.0.1:2060作为查询接口，可以使用环境变量控制，比如指定纯正数据库API地址为本地2070端口：

export NEXTTRACE_CHUNZHENURL=http://127.0.0.1:2070

此方式需要搭建CHUNZHEN API提供服务，可参考此项目自行搭建，运行效果：

nexttrace -n -d chunzhen <目标地址> # 使用纯正IP数据库作为数据源，-n禁止反向解析

前面说过，不指定的情况下，默认是LeoMoeAPI作为数据源，可以修改环境变量来更改默认IP数据库，比如改成ipipinfo可以是：

export NEXTTRACE_DATAPROVIDER=ipinfo

想永久生效则写进~/.bashrc、/etc/profile等配置文件里。

当然你也可以修改源码后重新编译成二进制文件：

12.输出Router-Path路径(-P/--route-path)

此参数可详细显示ASN号路径走向。

nexttrace -nP <目标地址> # -n禁止反向解析，-P打印AS PATH走向，可以混合使用

13.表格形式输出结果(-t /--table)

nexttrace -t -n <目标地址> # -t表格形式输出，-n禁止反向解析

可以看到每个节点都有三次探测数据，前面说过这是默认行为，不要理解为回环。

如果觉得次数太多或者输出不友好，可以使用-q指定次数，比如每一跳只探测1次：

nexttrace -n -t -q 1 <目标地址> # -q 1每一跳只探测一次，-n禁止反向解析

14.经典输出(-c/--classic)

nexttrace -n -c -q 1 <目标地址> # -q 1每一跳只探测一次，-n禁止反向解析

输出结果有点类似BestTrace，较为简略。

15.禁用地图视图(-M/--map)

聪明的读者早已发现，上面的示例中，几乎每次输出都会附带一个MapTrace URL，这个地址将会在地图上标注每一跳的地址，能更直观看到路径走向，判断是否绕路。

首先来看看不禁用地图的展示效果

nexttrace -nP 2.16.150.1  #-n禁止反向解析，-P输出AS PATH走向

最后拿到了一个URL地址，浏览器访问这个地址：

默认为平铺视图，会在地图上绘制各个节点，行程一跳路径走向图，鼠标单击坐标点，可以看到节点IP和TTL延时等信息，鼠标右击则有放大、缩小、3D视角、启用/禁用路由表显示、启用/禁用二维码显示等功能：

禁用路由表展示后，更多节点将一览无余：

切换成3D视角则为地球视角：

如需禁用地图功能，使用-M参数即可

nexttrace -n -M <目标地址> # -n禁止反向解析，-M禁用地图

16.指定源地址探测(-s/--source)

一个系统上可能有多个网卡或IP地址，在多外网出口情况下，不同地址所走出口可能不一样（取决于内网有没有配置这些策略），使用此参数可指定某个固定IP作为源地址往外探测。

比如我的网卡上有两个内网IP，我想指定其中一个往外发包，可以是：

nexttrace -n -s 192.168.1.8 <目标地址>

17.指定网卡设备(-D/--dev)

如果系统有多张网卡，通过-D参数可选其中一个网卡作为出向。

nexttrace -n -D <网卡名> <目的IP>

而如果想指定网卡的某个内网IP，也能配合-s参数：

nexttrace -n -D <网卡名> -s  <目的IP>

18.展示路由表信息(-R/--route)

数据源来自BGP.Tools官网，BGP.Tools提供了BGP路由追踪、AS路径分析、寻找最短路径、IP地址定位等多种功能，

nexttrace -n -R <目标地址>

将每一个节点的AS号以及所连接到的AS号信息全部展示，可以看到和bgp.tool查询的一致：

19.指定发包时间间隔(-z/--send-time)

默认为100ms的发包时间间隔，有些节点可能有频率限制，比如1分钟内只允许ping 3次，超过次数则DROP不返回任何报文(包括TTL耗尽的报文)，NextTrace呈现上就是显示*号，不回显，但仍然给你转发数据包，这时候探测间隔起到了至关重要的作用。

比如设置发包速率为1000ms，可以是：

nexttrace -n -z 1000 <目标地址>

抓包可以看到每个发送包之间间隔为1s，符合预期。

20.指定每一组探测包的时间间隔(-i/--ttl-time)

前一个参数-z是指定每一个包之间的发包间隔，而-i是指定每一组(不同TTL为一个组)包的时间间隔，默认值500ms，不要搞混。

比如指定组之间的探测间隔为1s：

nexttrace -n -i 1000 <目标地址>

从抓包可以看到，因为没有指定-z参数，所以组内的包与包之间，探测间隔为100ms，而组与组之间（第三个包属于TTL=1的组，第四个包属于TTL=2的组）的探测间隔为1s，符合设定的1000ms。

结合上面学到的参数，以下几个参数可以同时混合搭配控制速率及频率，比如每个节点只探测一次，每个组内发包间隔为200ms，组间发包间隔为1s：

nexttrace -n -q 1 -z 200 -i 1000 <目标地址>

这些控制速率和频率的参数主要为了尽量让更多的节点得到回显，便于精准定位请求在哪个节点断连。

21.首选语言项(-g/--language)

指定输出使用的语言，可选：en、cn，即英文或中文，默认为中文。

nexttrace -n -g en <目标地址>  #指定输出语言为英文

五、总结

以上所有参数可以混合搭配使用，鉴于不同使用场景，灵活变通，权当是种历练。鉴于NextTrace轻量、强大且全面的功能，日常使用上基本可以覆盖traceroute、mtr等工具的能力，且某些功能甚至能更胜一筹（譬如展示AS号、运营商归属地、地图路径等），如果条件允许的情况下，更建议迭代替换到NextTrace；如此这般，没有理由不把这一排错利器收入囊中。

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