Traceroute wykorzystuje pole TTL (Time-to-Live) w pakietach IP i komunikatach ICMP (Internet Control Message Protocol) do mapowania ścieżki sieciowej od źródła do miejsca docelowego. Gdy funkcja Traroute jest wykonywana z docelowym adresem IP lub nazwą hosta, rozpoczyna się od wysłania pakietów żądania echa ICMP do miejsca docelowego z początkowym TTL równym 1. TTL określa maksymalną liczbę przeskoków (przeskoków routera), które pakiet może wykonać przed odrzuceniem. Pierwszy pakiet dociera do routera znajdującego się najbliżej źródła i jest odrzucany, ponieważ TTL osiąga zero, co powoduje, że router wysyła komunikat ICMP Time Exceeded z powrotem do nadawcy. Traceroute wysyła następnie kolejne pakiety ze zwiększonymi wartościami TTL (2, 3 itd.), umożliwiając im dotarcie do kolejnych routerów na ścieżce do miejsca docelowego. Każdy router na ścieżce zmniejsza TTL i przekazuje pakiet, aż w końcu dotrze do miejsca docelowego. Rejestrując adresy IP routerów, które odpowiadają komunikatami o przekroczeniu czasu, traceroute odwzorowuje pełną ścieżkę sieciową od źródła do miejsca docelowego, ujawniając kolejność poruszanych routerów.
Traceroute działa krok po kroku w następujący sposób: Najpierw użytkownik inicjuje polecenie traceroute z określonym docelowym adresem IP lub nazwą hosta. Traceroute rozpoczyna od wysłania pakietu żądania echa ICMP z TTL równym 1 w kierunku miejsca docelowego. Pakiet przechodzi przez sieć i dociera do pierwszego routera. Na tym routerze wygasa okres TTL, co powoduje odrzucenie pakietu i wysłanie komunikatu ICMP Time Exceeded z powrotem do źródła. Traceroute zapisuje adres IP pierwszego routera i zwiększa wartość TTL w kolejnych pakietach. Wysyła następny pakiet żądania echa ICMP z TTL równym 2, co pozwala mu dotrzeć do drugiego routera na ścieżce. Proces ten jest kontynuowany, a funkcja Traroute zwiększa wartość TTL dla każdego pakietu, aż dotrze on do miejsca docelowego. Analizując serię odebranych komunikatów ICMP Time Exceeded i odpowiadające im adresy IP, traceroute tworzy szczegółowy obraz ścieżki sieciowej pokonywanej przez pakiety od źródła do miejsca docelowego.
Traceroute znajduje ścieżkę do miejsca docelowego, wysyłając ze źródła wiele pakietów ICMP Echo Request o rosnących wartościach TTL. Każdy pakiet wędruje przez infrastrukturę sieciową w kierunku miejsca docelowego, docierając po drodze do kolejnych routerów. Kiedy na routerze upłynie okres TTL pakietu, router odrzuca pakiet i odsyła do źródła komunikat ICMP Time Exceeded. Traceroute przechwytuje te wiadomości i zapisuje adresy IP routerów na ścieżce, skutecznie śledząc trasę od źródła do miejsca docelowego. Zbierając i analizując sekwencję adresów IP routera zwracanych przez komunikaty ICMP Time Exceeded, traceroute identyfikuje ścieżkę sieciową wybieraną przez pakiety i zapewnia szczegółową mapę infrastruktury routingu pomiędzy hostami źródłowymi i docelowymi.
Traceroute określa następny przeskok na ścieżce sieciowej, analizując adresy IP zwrócone w komunikatach ICMP Time Exceeded otrzymanych z routerów. Kiedy pakiet traceroute dotrze do routera i wygaśnie czas TTL, router wysyła komunikat ICMP Time Exceeded z powrotem do źródła z własnym adresem IP. Traceroute używa tego adresu IP do identyfikacji konkretnego routera, który obsługiwał pakiet i działał jako następny przeskok w stronę miejsca docelowego. Zwiększając wartość TTL i wysyłając kolejne pakiety, traceroute kontynuuje identyfikację kolejnych routerów na ścieżce, aż dotrze do miejsca docelowego. Proces ten umożliwia traceroute zbudowanie sekwencyjnej listy adresów IP routerów, pokazującej każdy przeskok pakietów ze źródła do miejsca docelowego i dostarczającą cennych informacji na temat infrastruktury routingu sieciowego i łączności między hostami.