作者 | 轩辕之风

来源 | 编程技术宇宙

那天，我突然想到一个问题：

当我访问那个让万千宅男程序员为之着迷的GitHub时，我电脑发出的数据包是如何抵达大洋彼岸的GitHub服务器的呢，这中间又要经过哪些节点呢？

让我们一起来探究下这个问题，请注意系好安全带，轩辕的计算机网络快车要发车了···

IP报文

互联网把无数的手机、电脑、服务器、路由器、交换机等各种设备连接在一块儿，那这些设备之间要通过网络通信，自然就需要一套通信协议，TCP/IP就是这样一套协议。

包括浏览器在内的这些应用程序发出的数据，被HTTP、TCP、IP协议层层封装，最终形成一个个的IP报文，交给底层网卡发出去。

IP报文经过网络中节点的不断路由转发，最终来到了目标服务器。

那如何知道路由转发过程中，都经过了哪些网络节点呢？

Windows上的tracert程序和Linux上的traceroute程序就能够做到。

它们是如何做到的呢？

IP报文总不能无限制转发吧，万一搞了个循环转发，那不就没完没了了？网络中的IP报文有一个生存时间的概念，位于IP报文头部字段中——TTL：time to live。

每经过一次转发，TTL的值就会减1。如果某一个节点发现TTL变成了0，就会丢掉这个IP报文，并给这个数据报文的发送者发一个超时的通知消息过去。

tracert和traceroute正是利用了IP协议中的这个特点，将TTL的值从1开始递增，观察都是谁给自己发回了这个通知，就能判断路由过程中经历了哪些节点了。

这两个程序的区别在于，tracert发送的是ICMP报文，traceroute发送的则是UDP报文。

路由跟踪

好了，基础知识交代完毕，赶紧来试一下，访问GitHub的情况。

首先ping了一下，拿到了GitHub的IP地址：140.80.121.3。注意，这个地址，不同地区的人拿到的可能不一样。

接下来路由跟踪一下吧：

F:\work>tracert 140.82.121.3通过最多 30 个跃点跟踪
到 lb-140-82-121-3-fra.github.com [140.82.121.3] 的路由:1    <1 毫秒   <1 毫秒   <1 毫秒 10.??.??.12    <1 毫秒   <1 毫秒   <1 毫秒 10.??.??.??3     2 ms     1 ms     1 ms  182.150.63.14     *        *        *     请求超时。5     1 ms     *        2 ms  171.208.199.816     *       25 ms     *     202.97.29.457     *        *        *     请求超时。8    36 ms    37 ms    36 ms  202.97.91.1909   184 ms   191 ms   185 ms  202.97.27.24210   195 ms   194 ms   194 ms  xe-10-0-0.mpr4.sjc7.us.zip.zayo.com [64.125.14.45]11   190 ms   190 ms   190 ms  ae16.cr2.sjc2.us.zip.zayo.com [64.125.31.14]12   324 ms   325 ms   324 ms  ae27.cs2.sjc2.us.eth.zayo.com [64.125.30.232]13     *        *      333 ms  ae16.cs2.den5.us.zip.zayo.com [64.125.28.215]14   334 ms     *        *     ae5.cs4.ord2.us.eth.zayo.com [64.125.29.217]15     *      327 ms   325 ms  ae3.cs2.lga5.us.eth.zayo.com [64.125.29.212]16     *        *        *     请求超时。17     *        *        *     请求超时。18   332 ms   332 ms   340 ms  ae0.cs1.lhr15.uk.eth.zayo.com [64.125.29.119]19     *        *        *     请求超时。20   343 ms   338 ms     *     ae4.cs1.ams17.nl.eth.zayo.com [64.125.28.36]21   355 ms   353 ms   353 ms  ae2.cs1.fra6.de.eth.zayo.com [64.125.29.58]22   335 ms   334 ms   338 ms  ae1.mcs1.fra6.de.eth.zayo.com [64.125.29.57]23   340 ms   341 ms   341 ms  82.98.193.3124     *        *        *     请求超时。25     *        *        *     请求超时。26   335 ms   343 ms   343 ms  lb-140-82-121-3-fra.github.com [140.82.121.3]

可以看到，经过了26个节点的转发后，最终到达了GitHub服务器。也就是说，你电脑发出的IP报文的TTL至少要大于等于26才能抵达GitHub，否则就会中道崩殂。

接下来，咱们来看一下，这一路都去了哪里？

1-2

数据包从我的计算机发出后，遇到的第一个转发节点就是我的本地局域网网关：10.??.??.1。为了安全性，我把IP地址进行了脱敏，中间两段用?代替。

这之后第二个节点还是局域网的地址，由此可见，我所在的网络格局，经过了两级局域网路由转发才上了公网。

3

第三个转发节点是一个公网地址：182.150.63.1，查了一下发现位于成都市武侯区，这和我的实际情况相符。

4

接下来的第四个路由节点就有点迷了，三个时间点都是*，tracert显示请求超时。出现这个意味着tracert程序在将TTL设置为4后，没有收到通知，或者等待的时间太久。网络中的有一些节点出于安全考虑可能并不会发送超时通知。

如此一来，tracert便无法知道这第四个节点到底是谁。

5

第五个节点是：171.208.199.81，仍然还在成都。

6

第六个节点时：202.97.29.45，到了北京了。

7

第七个节点和第四个一样，也看不到。

8

第八个节点：202.97.91.190，来到上海了。

9

第九个节点：202.97.27.242，还在上海。

10

第十个节点：出国了，美国加利福尼亚州。

后面的咱就不看了，就是在美国境内各个节点的转发了。

接下来看一下，这是一条什么样的路径呢？

ChinaNet

网络数据包出了咱们本地的局域网后，就会通过电信运营商提供的城域网最终接入到更大的骨干网。

中国大陆地区的民用骨干网主要有四个：

1. ChinaNet：中国电信163骨干网

2. CN2：中国电信下一代承载网

3. CHINA169：中国联通169骨干网

4. CMNET：中国移动骨干网

其中中国电信的163骨干网和中国联通的169骨干网是最主要的两个骨干网，承载了中国互联网绝大多数的流量。

我所在的网络，最后接入的就是中国电信的163骨干网，下面是163骨干网的一个大致网络拓扑图。

163骨干网在全国总共有9个核心节点：

• 超级核心：北京、上海、广州

• 普通核心：天津、西安、南京、杭州、武汉、成都

9个核心节点各自负责中国大陆的一部分区域。

在北京、上海、广州三个超级核心下还挂有国际网间互联设备（X路由器） ，ChinaNet通过X路由器与世界上其他运营商互联和流量互访。

因此，通过163网络出国，必然经过北上广三个核心节点之一。

GitHub的服务器位于美国，对于一个要出国的数据包，它在出国前的大致旅程是这样的：

本地局域网 -> 市级网络 -> 省级网络 -> 核心节点 -> 国际出口 -> 境外接入点

这个过程跟我们上面tracert追踪到的路径是吻合的。

想不到吧，就那么一回车，数据包竟然就跑了这么多地方，计算机网络真是一个神奇的玩意。

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