Traceroute the World
内容提要
本文介绍了一项寻找全球traceroute跳数最长IP地址的实验。作者从新加坡出发，利用XDP、BPF ring buffer、bitmap和mmap等技术，设计了一套高效扫描整个IPv4空间的方法。通过多轮TTL递增扫描，最终找到了一个跳数长达34的IP地址，并分享了相关代码。
延伸解读
技术选型：从传统traceroute到内核旁路
传统traceroute逐个IP串行扫描，等待回复导致效率极低，估算扫描整个IPv4空间需680年。作者改用发送与接收分离的双程序架构，利用XDP和AF_XDP实现内核旁路，避免conntrack开销，将扫描速度提升至100K pps，单轮扫描缩短至约12小时。这一设计思路对大规模网络探测具有参考价值。
数据压缩：从文本到bitmap的存储优化
存储所有IP的ping结果，若用文本格式需64GiB，超出VPS磁盘容量。作者将IP转为32位整数，并利用bitmap按位标记，使文件缩小至512MiB。进一步借助稀疏文件（sparse file）特性，仅实际写入有数据的块，大幅节省磁盘占用。这种压缩方法在资源受限场景下尤为实用。
实验局限与结果解读
实验最终找到34跳的IP即停止，未穷尽所有可能。实际运行中遇到IP不稳定、回复源IP不一致、TTL不递减导致环路等问题，可能影响结果准确性。此外，扫描起点新加坡的网络拓扑可能使最长跳数受限，结果不代表全球极端情况。读者应谨慎看待该数值的普遍意义。
Q&A
如何高效地扫描整个IPv4空间以找到traceroute跳数最长的IP？
作者设计了一种高效扫描方法：使用XDP和AF_XDP进行内核旁路发包和收包，利用BPF ring buffer传递数据，用bitmap和mmap存储结果，并通过多轮TTL递增扫描来淘汰短跳IP，最终找到跳数最长的IP。
为什么直接traceroute所有IP不可行？
直接traceroute所有IP需要约680年（按5秒一个IP计算），即使1000并发也需要约8个月，因为每个IP需要多次等待回复，效率极低。
在扫描过程中，如何确定收到的ICMP包对应的TTL？
通过多轮扫描：先对所有IP发送TTL=1的包，收到ICMP reply的IP被淘汰；然后对剩余IP发送TTL=2的包，重复此过程，直到找到在最高TTL下仍能ping通的IP。
为什么使用XDP和AF_XDP？
为了绕过内核协议栈，避免conntrack等处理，提高发包和收包效率，实现高性能扫描。
如何存储扫描结果以节省磁盘空间？
使用bitmap将每个IP映射为文件中的一个bit，并用mmap映射文件，同时利用sparse file特性，只存储实际有数据的部分，最终文件大小仅为512 MiB。
实验最终找到了多少跳的IP？
实验最终找到了一个跳数为34的IP，作者在此停止。
扫描过程中遇到了哪些实际问题？
包括IP不稳定（有时回复有时不回复）、某些IP用其他IP回复、某些IP不递减TTL导致无限环路等。
