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Um mich näher mit Processing und OpenGL auseinanderzusetzen habe ich ein Frontend für das Unix Programm traceroute geschrieben. Die Ausgabe von traceroute ist eine Liste mit Stationen die ein Paket auf seinem Weg durch das Netzwerk passiert. Dies kann etwa für das Debuggen einer Netzwerkverbindung genutzt werden.

Technisch wird dies über das “Time-To-Live”-Feld im Header von IP-Paketen realisiert. Der TTL-Eintrag gibt an, nach wie vielen Stationen ein Paket verworfen werden soll. Jeder Router, den das Paket passiert, dekrementiert dieses Feld. Ist die TTL bei 0 angelangt wird das Paket verworfen und der Absender mittels einer ICMP-Nachricht TIME_EXCEEDED benachrichtigt.

traceroute macht sich diesen Umstand zunutze indem immer wieder Pakete an den Zielhost gesendet werden. Die TTL wird dabei schrittweise erhöht bis das Ziel erreicht ist. Die Hosts auf dem Weg werden sich nach und nach mit ICMP-Nachrichten melden, so dass wir dann Informationen über den Absender gewinnen und somit (hoffentlich) die einzelnen Stationen auf unserer Route identifizieren können. Diese Route muss hierbei nicht zwangsläufig korrekt sein. Es können sich aus verschiedenen Gründen Abweichungen ergeben, etwa durch Firewalls die aus Sicherheitsgründen ICMP gleich komplett deaktivieren.

Für die Visualisierung habe ich traceroute, wie im letzten Beitrag beschrieben, als externes Programm an Processing angebunden. Das Frontend liest dabei die Ausgabe des Kommandoaufrufs traceroute domain.org bis EOF. Jede Zeile wird geparsed, dabei werden die einzelnen Hosts der Route nach IP-Adressen aufgelöst und anschließend die Koordinate bestimmt. Die Koordinaten können anschließend mit etwas sin/cos Grübeln auf einer Erdkugel abgebildet werden. Das Auflösen nach Geolocations habe ich mittels einer GeoIP-Datenbank realisiert. GeoIP-Datenbanken stellen eine Zuordnung IP zu Koordinate dar. Natürlich nur mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit und auch nicht völlig exakt, aber für unsere Zwecke reicht das. Es gibt hier einige freie und natürlich jede Menge kommerzielle Anbieter. Ich habe mich dabei für die freie GeoLite City von Maxmind entschieden. Im Endeffekt löse ich so jetzt eine IP-Adresse zu einer WGS84-Koordinate auf.

Für das Frontend habe ich in Java mithilfe der Processing API eine Visualisierung geschrieben. Die Textur der Weltkugel wird mittels eines in GLSL geschriebenen Shaders weiter verändert. Bibliotheken, die ich verwendet habe: GLGraphics (OpenGL Rendering Engine für Processing), controlP5 (Button, Slider, Textfield) und toxiclibs (Interpolation & andere numerische Methoden).

Den Sourcecode habe ich unter MIT auf GitHub veröffentlicht: visual-traceroute.

Ein bisschen Eye Candy gibts in dem Video unter diesem Beitrag bzw. hier als Direktlink auf Vimeo.