什么是生存时间限制（Time-to-Live，简称TTL）？

在网络中，数据包在网络中的存活时间指的是数据包在被丢弃之前可以在网络中停留的时间限制。8位二进制值它由发送主机在互联网协议（IP）的头部中设置。TTL的作用就是防止数据包在网络中无限循环下去。最大TTL值为255。管理员可以将TTL的值设置为1到255之间。

在计算应用中，TTL的作用在于提升性能以及管理数据缓存。此外，它还有着其他用途。内容分发网络（CDN）缓存技术还有域名系统（DNS）的缓存功能。

生存时间限制（TTL）是如何工作的呢？

数据包在被网络丢弃之前所经过的跳数，被称为……生存时间限制 or 跳跃次数限制。数据包的最大传输距离由TTL值来表示。

• 发送主机会在数据包的头部设置一个初始的TTL值，该值是一个由8位二进制数字构成的字段。
• 数据报中的TTL字段是由发送方设定的，而该字段的值会在每个路由器处被逐次减少，直到最终到达目的地为止。
• 在转发IP数据包时，路由器会将TTL值至少减少1。
• 当数据包的TTL值变为0时，路由器会丢弃该数据包，并发送下一个数据包。ICMP消息返回到原始主机。
• 该系统确保，经过一定时间后，网络中传输的数据包会被丢弃，而不是无限循环下去。

因此，通过TTL值可以限制数据在网络中存在的时长。此外，这一数值还可以帮助确定数据在网络中持续的时间以及它将在网络中停留的时长。

TTL的示例

在下面的场景中，主机A希望通过ping数据包与主机B进行通信。 主机A在ping操作中使用了TTL值为255，然后将其数据包发送给其网关——路由器A。 当路由器A发现该数据包是传输到第三层时，即…… 在网络层，数据包会跳跃到路由器B处。此时，TTL值会被减少255-1，即变为254。之后，数据包会被传递到路由器B处。 路由器B和路由器C以相同的方式减少TTL值。 路由器B将数据包中的TTL值从254减到253，而路由器C则将TTL值从253减到252。 当该ping数据包到达主机B时，其TTL值会被降低到252。

当TTL的值变为零时，即TTL=0时，路由器会丢弃该数据包。同时，还会向发起请求的主机发送“时间超过限制”的错误消息。

DNS中的生存时间（Time-To-Live，TTL）

DNS TTL指的是所花费的时间。DNS换句话说，DNS记录需要被保留的时间长度，或者从缓存中返回DNS记录所需的时间，就被称为“生存时间”。这是一个数值，它被记录在域名权威域名服务器的DNS记录中。

它指定了缓存服务器可以持续提供该记录缓存值的时长。当自上次更新以来经过设定的时间后，缓存服务器会联系权威服务器以获取该记录的当前值，以及可能已更新的值。

HTTP中的生存时间（Time-To-Live，TTL）

TTL是以秒为单位来测量的，其数值是由…来设定的。HTTP头部信息比如，这些……Cache-Control头部字段。如果将该值设置为“Cache-Control: max-age=60”，那么意味着每隔60秒就会刷新该资源，直到其有效期限到期为止。而设置“max-age=0”则意味着该资源根本不应该被缓存。

“生存时间”对页面加载时间有着直接的影响（缓存的数据加载速度会更快），同时也会影响到网站上的内容的新鲜度。如果缓存的数据保存时间过长，那么这些数据就会变得过时了。

为了确保访问者只能看到网站的最新版本，应该按照以下方式配置 TTLs：

• 因为/由于静态内容就像图片、文档等一样，对于需要长时间保存的内容来说，设置较长的TTL值是有必要的，因为这些内容很少会被更新。
• 因为/由于动态内容比如HTML文件这类文件，很难设置TTL值。以网站上的注释部分为例子来说，这些注释内容经常发生变化，而且如果用户也被允许修改现有的帖子内容的话，那么其刷新时间就完全无法预测了。因此，缓存并不是一种推荐的做法。

“生存时间限制”（Time-To-Live，TTL）被超过了。

通过TCP传输Web HTTP流量的IP数据包。传输控制协议那些经过过多网络跳数的数据包，被称为“TTL超过”的数据包。当这种情况发生时，每个路由器都会不断减少网络中传输的IP数据包的TTL值，直到该值变为0为止。此时，路由器会丢弃该IP数据包，并向发送方发送一个包含“TTL超过”错误代码的ICMP数据包。

生存时间限制的应用

TTL值被用于诸如ping、traceroute和pathping等网络工具中。

• 那个ping命令它用于测试目标计算机的可达性。换句话说，它可以验证通信是否能够从源计算机传递到目标计算机或网络中的任何设备。其工作原理是向目标计算机发送ICMP回显请求消息，然后等待对方的响应。执行ping命令时，会得到两个重要信息：返回了多少个响应，以及这些响应返回所需的时间。

• 那个tracert/traceroute命令它用于追踪两个设备之间的路径。在这条路径上，有多个路由器参与连接过程的建立。因此，它会提供连接的两个设备所在路径上各个路由器的名称或IP地址。

• In 互联网协议（IP）在组播中，TTL可以对数据包的转发范围或区域进行控制。
  • 0 仅限于同一主机使用。
  • 1 被限制在同一子网络中。
  • 32 仅限于同一个位置。
  • 64这个数字也仅限于同一个区域使用。
  • 128这个数字仅限于同一个大洲。
  • 255是没有限制的数值。
• TTL也被用于缓存技术中。内容分发网络（CDN）在这里，TTL被用来指定缓存信息的保存时间，直到从原始服务器下载到新的副本为止。如果调整了原始服务器与CDN之间的时间间隔，那么CDN就可以在不向原始服务器发送请求的情况下，提供更新后的内容。这种累积效应使得CDN能够高效地向用户提供更接近的信息，同时最大限度地减少原始服务器所需的带宽占用。
  
• TTL也被用于缓存中。域名系统（DNS）TTL是一个数值，表示DNS缓存服务器在从权威服务器获取新的DNS记录之前，用于缓存该记录的持续时间。

在TTL中，时间限制还是跳数限制呢？

In IPv6它被称为“跳数限制”。在IPv4协议中，这一参数被称为TTL。Hop字段与IPv4中的TTL字段是相同的。

“跳数计算”功能对于网络运行来说至关重要。它能够防止数据包无限循环，从而避免网络出现崩溃的情况。像TCP这样的传输协议就利用了这种时间限制机制来确保数据的可靠传输。

即使经过的时间远远短于一秒，每个处理数据包的路由器都必须将数据包的TTL值至少减少1。从这个角度来看，TTL实际上相当于一个“跳跃计数器”。因此，它限制了数据报在互联网上可以传播的距离。
当数据包被转发时，TTL必须至少减少1。如果数据包在传输过程中停留的时间超过1秒，那么TTL就会每过1秒减少1。通过这种方式，TTL被用作时间计数器来记录时间。

常见的TTL值

通常情况下，TTL值应为86400秒，即24小时。 而 MX 记录和 CNAME 记录则可以拥有更长的 TTL 值，因为它们不太可能会经常发生变化。 如果您的服务非常重要，建议将TTL设置为1小时（即3600秒）。 较短的TTL值可能会给权威名称服务器带来压力，但在更改诸如Web服务器或MX记录等关键服务的地址时，这种短TTL值反而具有优势。 因此，DNS管理员在将服务迁移到其他地址之前，通常会先降低TTL值，以避免出现服务中断的情况。

TTL的其他用途

• 在物联网网络中，TTL被用来表示消息的存活时间，从而防止过时的消息在网络中继续传播。
• TTL用于防止路由协议中出现路由循环。通过限制路由次数，可以确保信息不会无限地传播下去。
• 它有助于管理P2P网络中的网络负载，同时防止请求无限制地传播。
• TTL用于管理持续时间的长短。VPN在预定时间结束后，通过终止连接来结束会话。
• 它为区块链中的交易验证设定了一定的时间限制。

结论

总结来说，TTL是一种用于设定网络中的时间限制的机制。通过这种方式，可以确保数据包不会无限期地循环传输，从而提升网络的性能，并更有效地管理数据。缓存同时，还能提升网络的安全性。它有助于管理和优化网络流量。因此，它在其中发挥着重要作用。路由协议物联网、移动网络以及各种其他应用。