如何理解 IP 数据报中的 TTL？

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前言

面试灵魂一问：说说对 IP 数据报中 TTL 的理解？我们都知道，IP 数据报由首部和数据两部分组成，首部又分为两部分：固定部分和可变部分，共占 20 字节，而即将讨论的 TTL 就位于首部的固定部分，这个 TTL 指的就是数据报在网络环境中的“生存时间”。

理解

TTL 是“生存时间”的英文缩写（Time To Live），共占 8 位，由发出数据报的源点进行设置，目的是为了防止无法交付的数据报无限制存在于互联网中，从而耗费网络资源。TTL 最初的设计是以“秒”为单位，数据报每进过一个路由器就把 TTL 减去数据报在路由器所消耗的时间。当 TTL 值减为 0 时，就丢弃这个数据报。

而现在的计算机网络中 TTL 的单位已经不再是“秒”，而是“跳数”，其含义就是数据报在互联网中可以经过的路由器数量，由于 TTL 占 8 位，因此，数据报可在互联网中可经过的路由器数量的最大值为 255。

不同操作系统中，默认的 TTL 不一样，常见默认值如下：

操作系统 / 设备	默认 TTL 值
Windows	128
Linux / Unix	64
Cisco 路由器	255
Solaris	255
FreeBSD / macOS	64
Android	64

TTL 默认值是否可修改？答案是“可以”，以 Linux 系统为例。

查看当前值：

cat /proc/sys/net/ipv4/ip_default_ttl

临时修改：

echo 128 > /proc/sys/net/ipv4/ip_default_ttl

永久修改：

echo 'net.ipv4.ip_default_ttl = 128' >> /etc/sysctl.conf
sysctl -p

那如何直观理解 TTL 跳数？我们继续举个例子，比如我 ping www.baidu.com

上图显示 TTL=52 表示 ICMP 数据报经过了 64 - 52 = 12 个路由器。

验证是不是 12 个路由器：

[root@ism ~]# traceroute -T www.baidu.com
traceroute to www.baidu.com (183.2.172.17), 30 hops max, 60 byte packets1  _gateway (172.17.10.1)  0.482 ms * *2  192.168.11.1 (192.168.11.1)  0.418 ms * *3  * * *4  * * *5  * * *6  * * *7  113.96.4.234 (113.96.4.234)  38.721 ms * *8  * * *9  14.29.117.178 (14.29.117.178)  30.439 ms  32.970 ms  34.381 ms
10  * * *
11  * * *
12  * * *
13  183.2.172.17 (183.2.172.17)  34.743 ms  35.205 ms *

在 traceroute 输出中，最后成功到达目标主机 183.2.172.17 是在第 13 跳

说明：

172.17.10.1：这是我本地的三层交换机，具备网络层，所以这里 TTL 会 -1

192.168.11.1：这是我本地的路由器，这里 TTL 也会 -1

所以：

• 数据报在到达目标前经过了 12 个路由器（即跳数为 12）；
• 第 13 个 TTL 的数据包才到达目标主机；
• TTL 初始值如果是 64，那么最终在目标返回时，你会在 ping 等工具里看到 ttl=52（64 - 12），如上图所示；
• 实际中，跳数大于 30 就很少见了，一般公网路径 10~20 跳是常见范围。