Traceroute nutzt das TTL-Feld (Time-to-Live) in IP-Paketen und ICMP-Nachrichten (Internet Control Message Protocol), um den Netzwerkpfad von einer Quelle zu einem Ziel abzubilden. Wenn Traceroute mit einer Ziel-IP-Adresse oder einem Ziel-Hostnamen ausgeführt wird, sendet es zunächst ICMP-Echo-Request-Pakete mit einer anfänglichen TTL von 1 an das Ziel. Die TTL gibt die maximale Anzahl an Hops (Router-Durchquerungen) an, die ein Paket machen kann, bevor es verworfen wird. Das erste Paket erreicht den der Quelle am nächsten gelegenen Router und wird verworfen, da die TTL Null erreicht, was den Router dazu veranlasst, eine ICMP-Zeitüberschreitungsnachricht an den Absender zurückzusenden. Traceroute sendet dann nachfolgende Pakete mit erhöhten TTL-Werten (2, 3 usw.), sodass sie auf dem Weg zum Ziel aufeinanderfolgende Router erreichen können. Jeder Router entlang des Pfads verringert die TTL und leitet das Paket weiter, bis es schließlich das Ziel erreicht. Durch die Aufzeichnung der IP-Adressen von Routern, die mit Time Exceeded-Meldungen antworten, bildet Traceroute den gesamten Netzwerkpfad von der Quelle zum Ziel ab und zeigt die Reihenfolge der durchlaufenen Router auf.
Traceroute funktioniert Schritt für Schritt wie folgt: Zunächst initiiert der Benutzer den Traceroute-Befehl mit einer angegebenen Ziel-IP-Adresse oder einem Hostnamen. Traceroute beginnt mit dem Senden eines ICMP-Echo-Request-Pakets mit einer TTL von 1 an das Ziel. Das Paket wandert durch das Netzwerk und erreicht den ersten Router. Die TTL läuft an diesem Router ab, was dazu führt, dass er das Paket verwirft und eine ICMP-Zeitüberschreitungsnachricht an die Quelle zurücksendet. Traceroute zeichnet die IP-Adresse dieses ersten Routers auf und erhöht den TTL-Wert in nachfolgenden Paketen. Er sendet das nächste ICMP-Echo-Request-Paket mit einer TTL von 2, wodurch er den zweiten Router entlang des Pfads erreichen kann. Dieser Prozess wird fortgesetzt, wobei Traceroute den TTL-Wert für jedes Paket erhöht, bis es das Ziel erreicht. Durch die Analyse der Reihe empfangener ICMP-Time-Exceeded-Nachrichten und der entsprechenden IP-Adressen erstellt Traceroute eine schrittweise Ansicht des Netzwerkpfads, den Pakete von der Quelle zum Ziel nehmen.
Traceroute findet einen Pfad zu einem Ziel, indem es mehrere ICMP-Echo-Request-Pakete mit steigenden TTL-Werten von der Quelle sendet. Jedes Paket wandert durch die Netzwerkinfrastruktur zum Ziel und erreicht dabei aufeinanderfolgende Router. Wenn die TTL eines Pakets an einem Router abläuft, verwirft der Router das Paket und sendet eine ICMP-Zeitüberschreitungsnachricht an die Quelle zurück. Traceroute erfasst diese Nachrichten und zeichnet die IP-Adressen der Router entlang des Pfads auf, wodurch die Route von der Quelle zum Ziel effektiv verfolgt wird. Durch das Sammeln und Analysieren der Reihenfolge der Router-IP-Adressen, die von den ICMP-Zeitüberschreitungsmeldungen zurückgegeben werden, identifiziert Traceroute den Netzwerkpfad, den Pakete nehmen, und stellt eine detaillierte Karte der Routing-Infrastruktur zwischen den Quell- und Zielhosts bereit.
Traceroute bestimmt den nächsten Hop entlang des Netzwerkpfads, indem es die IP-Adressen analysiert, die in den von Routern empfangenen ICMP-Zeitüberschreitungsnachrichten zurückgegeben werden. Wenn ein Traceroute-Paket einen Router erreicht und die TTL abläuft, sendet der Router eine ICMP-Zeitüberschreitungsnachricht mit seiner eigenen IP-Adresse an die Quelle zurück. Traceroute verwendet diese IP-Adresse, um den spezifischen Router zu identifizieren, der das Paket verarbeitet und als nächster Hop zum Ziel fungiert hat. Durch Erhöhen des TTL-Werts und Senden nachfolgender Pakete identifiziert Traceroute weiterhin aufeinanderfolgende Router entlang des Pfads, bis das endgültige Ziel erreicht wird. Dieser Prozess ermöglicht es Traceroute, eine sequentielle Liste von Router-IP-Adressen zu erstellen, die jeden Hop anzeigt, den Pakete von der Quelle zum Ziel durchlaufen, und wertvolle Einblicke in die Netzwerk-Routing-Infrastruktur und die Konnektivität zwischen Hosts liefert.
