트레이스라우트 & TTL

"내 컴퓨터에서 offset0xf.com 까지 패킷은 어떤 라우터들을 거쳐 갈까?" — 인터넷은 수많은 라우터가 릴레이로 패킷을 넘겨 목적지에 보낸다. traceroute(윈도우는 tracert)는 이 경로를 한 홉씩 불 켜 가며 보여 준다. 비결은 IP 헤더의 작은 숫자 필드 하나, TTL이다.

1. TTL — 패킷의 유통기한

모든 IPv4 패킷 헤더에는 TTL(Time To Live) 8비트 필드가 있다(IPv6에서는 이름이 Hop Limit). 원래 목적은 라우팅 루프에 빠진 패킷이 인터넷을 영원히 떠돌지 못하게 하는 안전장치다.

• 패킷을 보낼 때 OS가 TTL을 정한다(보통 64 · 128 · 255).
• 라우터는 패킷을 다음 홉으로 넘기기 직전에 TTL을 1 줄인다.
• 줄였더니 TTL이 0이 되면 → 라우터는 그 패킷을 버리고, 출발지에게 ICMP "시간 초과"(Time Exceeded, Type 11) 메시지를 되돌려 보낸다.

traceroute는 이 "0이 되면 반송" 규칙을 역이용한다. TTL=1짜리 패킷을 보내면 첫 번째 라우터가 반송한다 → 1번 홉의 IP를 알아냄. TTL=2면 두 번째 라우터가 반송 → 2번 홉. 이렇게 TTL을 1씩 키우며 목적지에 닿을 때까지 반복한다.

2. 직접 돌려 보기

「다음 홉 보내기」를 누르면 현재 TTL 값으로 프로브(작은 노란 상자)를 쏜다. 각 라우터를 지날 때 TTL이 줄고, 0이 되는 라우터가 빨갛게 불이 들어오며 반송 패킷을 되돌려 보낸다. 그 왕복 시간(RTT)을 3번 측정해 아래 표에 기록한다.

3. 코드로 보면

핵심은 소켓에 TTL을 직접 지정하고, 돌아오는 ICMP를 raw 소켓으로 받는 것이다(로우 소켓은 보통 관리자 권한 필요). 개념만 추리면:

import socket, time

def traceroute(dest_ip, max_hops=30, probes=3):
    port = 33434                       # 유닉스 traceroute 관례 포트
    for ttl in range(1, max_hops + 1):
        for _ in range(probes):
            recv = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_RAW, socket.IPPROTO_ICMP)
            send = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM, socket.IPPROTO_UDP)
            send.setsockopt(socket.IPPROTO_IP, socket.IP_TTL, ttl)   # ← 여기가 전부
            recv.settimeout(2.0)

            t0 = time.time()
            send.sendto(b'', (dest_ip, port))
            try:
                _, (router_ip, _) = recv.recvfrom(512)
                rtt = (time.time() - t0) * 1000
                print(f'{ttl}\t{router_ip}\t{rtt:.1f} ms')
            except socket.timeout:
                print(f'{ttl}\t*')          # 응답 없음
            finally:
                send.close(); recv.close()

            if router_ip == dest_ip:      # 목적지가 답했다 → 끝
                return

실제 도구는 여기에 ICMP 타입 구분(11=시간 초과 / 3=포트 불가), 역방향 DNS 조회, 병렬 프로브 전송 등을 더한다.

4. traceroute를 읽을 때 조심할 것

5. ping 과 무엇이 다른가