适用于 .NET Framework 2.0 的 Tracert 组件

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引言

Tracert 是 Windows 中的一个命令行实用程序，它显示网络数据包在从源传输到目标主机时遇到的节点的 IP 地址。在 CP 上有一些文章展示了如何实现 tracert 功能。

1. CTraceRoute v1.0 作者：P. J. Naughter。
2. 使用原始套接字进行路由跟踪 作者：Babar Qaisrani

上述文章使用了 C++ 代码，而我需要一个适用于 .NET Framework 2.0 的 C# 版本。幸运的是，.NET Framework 2.0 有一个 Ping 组件，本文提供的代码就是利用这个组件来实现 tracert 功能的。

使用 Tracert 组件？

在项目中使用的最简单的方法是将该组件添加到 VS.NET 工具箱中，然后将其拖放到适当的设计器表面。如果您将 tracert 项目添加为另一个项目的引用，那么 Tracert 组件将自动出现在 VS.NET 工具箱中，如下面的屏幕截图所示。同时还展示了组件在设计器表面上放置后的样子。

将组件添加到设计器表面后，您需要设置该组件的属性。您需要设置的最重要的属性是 HostNameOrAddress 属性，该属性可以设置为主机名或 IP 地址。

tracert.HostNameOrAddress = "www.codeproject.com"; //Use the host name
tracert.HostNameOrAddress = "208.90.12.1"; //Use the IPAddress

接下来，您需要为该组件公开的事件分配事件处理程序。这是因为该组件是异步工作的。您可以使用两个事件：RouteNodeFound 和 Done。您可以处理 RouteNodeFound 事件来查找中间节点（当它们被找到时）。

tracert.RouteNodeFound += 
   new EventHandler<RouteNodeFoundEventArgs>(tracert_RouteNodeFound);

在下面的代码片段中，节点 IP 地址在找到时被添加到列表视图中。

private void tracert_RouteNodeFound(object sender, RouteNodeFoundEventArgs e)
{
    ListViewItem item = routeList.Items.Add(e.Node.Address.ToString());
    .
    .
}

最后，您需要处理 Done 事件来查找跟踪过程是否已完成。

tracert.Done += new System.EventHandler(this.tracert_Done);

private void tracert_Done(object sender, EventArgs e)
{
   //Access all the nodes using tracert.Nodes proerty
   .
   .
   //IP Address of the ith node
   IPAddress address = tracert.Nodes[i].Address;   
}

最后，可以通过调用 Trace 方法来启动实际的跟踪。

tracert.Trace();

这是使用该组件最简单、最常见的方式。您可以根据下一节中的描述设置其他属性来进一步控制组件的行为。

Tracert 组件参考

该组件具有如下公共属性。

属性名称	类型	描述
MaxHops	int	到达目标所需的最大网络跃数。即使未到达目标，tracert 进程也会在达到最大跃数后中止。默认值为 30。
节点	Tracert 节点数组	返回路径中的所有节点。
HostNameOrAddress	字符串	主机名，例如 www.codeproject.com/，或 IP 地址字符串，例如 209.12.1.99。
Timeout	int	这是在移至路径中的下一个节点之前，等待特定节点响应的时间（以毫秒为单位）。默认值为 5000。
IsDone	bool	如果为 true，则表示已到达目标，或已达到最大跃数。

此控件的方法如下：

方法名称	返回值	描述
Trace	void	此方法启动实际的路由跟踪。调用此方法之前，必须设置 HostNameOrAddress 属性。此方法是异步工作的。

事件如下：

事件名称	描述
完成	当路由跟踪完成时，会触发此事件。这可能发生在到达目标主机时，或者达到最大跃数时。
RouteNodeFound	当在路径中找到中间节点时，会触发此事件。提供给事件处理程序的 RouteNodeFoundEventArgs 参数包含有关该节点的其他信息。

RouteNodeFoundEventArgs 参考

类型为 RouteNodeFoundEventArgs 的参数会传递给 RouteNodeFound 事件的事件处理程序。该类的属性如下：

属性名称	类型	描述
节点	TracertNode	表示在迭代中找到的节点。

TracertNode 参考

TracertNode 类用于封装路径中的一个节点；它具有以下属性：

属性名称	类型	描述
地址	IPAddress	表示节点的 IP 地址。如果发生错误或超时，地址将等于 IPAddress.Any (0.0.0.0)。
RoundTripTime	int	从将数据包发送到节点到发送方收到确认之间的时间间隔（以毫秒为单位）。
状态	IPStatus	发送到节点的 ping 请求的状态。可以是 IPStatus.Success 或 IPStatus.Timeout。

Tracert 如何工作？

当您向目标发送 Ping 请求时，可以选择指定 TTL（生存时间） 值。当网络数据包从一个中间主机传输到另一个主机时，其 TTL 值会减一。当 TTL 值变为零时，发送方会收到一个错误确认 - TTL 已超出。发送方可以从收到该确认的主机中找出其 IP 地址。因此，如果您将 TTL 值设置为 1 并向目标发送数据包，则数据包将由路径中的第一个节点返回。然后，如果您将 TTL 值设置为 2 并再次发送数据包，则它将由路径中的第二个主机返回，依此类推。您可以继续此递增 TTL 值的过程，直到到达目标或达到最大跃数。下图显示了一个示例网络路径和网络数据包的行为。

图中的箭头显示了数据包的方向。粗线显示了数据包遍历的路径。虚线表示如果 TTL 没有过期，网络数据包可能会遍历该路径。现在我们已经对 Tracert 的工作原理有了简要的了解，让我们看看如何在代码中实现它。

在代码中实现 Tracert

我们将使用 .NET Framework 的 Ping 类来实现 tracert 功能。让我们直接从代码片段开始。

_ping = new Ping(); 
_ping.PingCompleted += new PingCompletedEventHandler(OnPingCompleted); 
_options = new PingOptions(1, true); 
_ping.SendAsync(_destination, _timeout, Tracert.Buffer, _options, null);

Ping 类可以使用 Send 方法同步发送 ping 请求，或者使用 SendAsync 方法异步发送。当使用 SendAsync 方法时，会触发 PingCompleted 事件来通知请求的完成。SendAsync 方法有许多不同的重载。在上述代码使用的重载中，参数如下：

参数	描述
_destination	这是最终目标的 IP 地址。
_timeout	等待网络请求完成的时间（以毫秒为单位）。
Tracert.Buffer	要作为请求发送的字节缓冲区。这取自一个静态变量。在我们的示例中，该缓冲区是一个 32 字节数组，填充了字符 A 的 ASCII 码。
_options	一个 PingOptions 类型的对象，它指示 TTL 值以及一个布尔值，该值指示缓冲区是否应被分片。对于初始调用，我们选择 TTL 值为 1。我们还选择不分片缓冲区（在我的测试中，我没有看到此值对结果有任何影响）。
null（最后一个参数）	最后一个参数是一个用户定义的对象，该对象在 PingCompleted 事件处理程序中提供。我们不使用它，所以传递一个 null 引用。

一旦请求完成（无论成功还是不成功），就会调用 PingCompleted 事件的处理程序。在本例中，它是 OnPingCompleted 方法。

void OnPingCompleted(object sender, PingCompletedEventArgs e)
{
  ProcessNode(e.Reply.Address, e.Reply.Status);

  if (!this.IsDone)
  {
    lock (this)
    {
        //If the object is disposed the _ping 
        //member variable is set to null
        if (_ping == null)
        {
            ProcessNode(_destination, IPStatus.Unknown);
        }
        else
        {
            _options.Ttl += 1;
            ping.SendAsync(_destination, _timeout, 
                           Tracert.Buffer, _options, null);
        }
    }
  }
}

OnPingCompleted 函数带有两个参数。第一个参数是 sender 对象，它将是调用 SendAsync 方法的原始 Ping 对象。参数 e 是 PingCompletedEventArgs 类型，提供了有关事件的更多信息。PingCompletedEventArgs 的重要成员是 Reply 成员。此成员提供了数据包超时的节点 IP 地址和状态值。当数据包未成功到达目标时，状态值设置为 IPStatus.TtlExpired；否则，它将设置为 IPStatus.Success。我们在 ProcessNode 方法中处理中间节点。

protected void ProcessNode(IPAddress address, 
                           IPStatus status)
{
    long roundTripTime = 0;

    if (status == IPStatus.TtlExpired || 
        status == IPStatus.Success)
    {
        Ping pingIntermediate = new Ping(); 
        
        try
        {
            //Compute roundtrip time to the address by pinging it
            PingReply reply = pingIntermediate.Send(
                                                address,
                                                _timeout);
                                         
            roundTripTime = reply.RoundtripTime;
            status = reply.Status;
        }
        catch (PingException e)
        {
            //Do nothing
            System.Diagnostics.Trace.WriteLine(e);
        }
        finally
        {
            pingIntermediate.Dispose();
        }
    }

    TracertNode node = new TracertNode(address, roundTripTime, 
                                           status);

    lock (_nodes)
    {
        _nodes.Add(node);
    }

    if (RouteNodeFound != null)
        RouteNodeFound(this, 
                new RouteNodeFoundEventArgs(node, this.IsDone));
    
    this.IsDone = address.Equals(_destination);
    
    lock (_nodes)
    {
        if (!this.IsDone && _nodes.Count >= _maxHops - 1)
            ProcessNode(_destination, IPStatus.Success);
    }
}

在 ProcessNode 方法中，我们再次 ping 该节点。这是因为我们想获取到目标的往返时间。PingReply 类确实返回往返时间，但仅当数据包成功到达目标时才会返回。一旦获得往返时间，我们就会触发 RouteNodeFound 事件。接下来，我们将目标节点添加到节点列表中。最后，我们检查是否已到达最终目标。如果为真，我们将 IsDone 属性设置为 true。简而言之，这就是该组件的工作方式。

历史

• 2006 年 6 月 25 日：初始提交。