Die Time-To-Live bezeichnet in der Informatik eine vorher festgelegte Zeitspanne, nach der Aktionen und Prozesse abgebrochen oder Datenpakete in einem Netzwerk verworfen werden. Dieses Limit kann je nach Aufgabe entweder eine bestimmte Dauer von Millisekunden bis zu Tagen oder eine definierte Anzahl von Ereignissen – zum Beispiel Weiterleitungen durch Zwischenstationen in IT-Strukturen (Hops) – betragen. Zum Einsatz kommt die Time-To-Live in teilweise sehr unterschiedlichen Situationen, die von einfachen mathematischen Berechnungen über Anfragen im Domain Name System (DNS) und das Caching von Inhalten in Content Distribution Networks (CDN) bis zur Messung der Performance von Netzwerken reichen.
Wie funktioniert die Time-To-Live?
Praktisch besteht die Time-To-Live aus einem Zähler, der entsprechend der Funktionsweise eine festgelegte Frist enthält oder einen eindeutig definierten Zustand herauf beziehungsweise abwärts zählt. Nach Erreichen der eingestellten Grenze wird eine Aktion abgebrochen oder neu gestartet. Dies bedeutet in der Regel, dass bereits bestehende Daten gelöscht oder deren Erfassung und Verarbeitung gestoppt werden. Das maximale Limit kann auf verschiedene Arten festgelegt werden: automatisch durch ein Betriebssystem, über die Software, von außen durch externe Quellen oder manuell durch den Nutzer. Die Zeitmessung erfolgt mittels eines wiederholten Abgleichs mit der koordinierten Weltzeit (UTC) und der Ermittlung der Differenz. In einem Netzwerk kann deshalb die falsch eingestellte Systemzeit eines einzigen Knotens zu allgemeinen Problemen bei der Verbindung oder einem kompletten Ausfall führen.
Wo wird die Time-To-Live eingesetzt?
Die Time-To-Live ist als generelles Konzept in der gesamten Informatik verbreitet und erschließt sich entsprechend viele Aufgabenbereiche. Einige der häufig benutzten Verwendungen umfassen:
- Speicherung von Daten im Domain Name System
- Lebensdauer von Informationen in einem lokalen oder entfernten Zwischenspeicher (Cache)
- Festlegen von Hops oder Fristen für die Weitergabe von Paketen über das Internet Protocol (IP)
- Messen und Testen von IT-Strukturen durch Tools wie Ping und Traceroute
- Überwachung von IT-Systemen auf ihre Funktionalität und Erreichbarkeit (Watchdog)
- Zuordnung von IP-Adressen durch das Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP)
- Limitierung der Laufzeit von aufgerufenen Anwendungen und Prozessen
Obwohl der Einsatz von zeitlichen Fristen als Gültigkeitsdauer ebenfalls in allen modernen Programmiersprachen verbreitet ist, bezieht sich die Bezeichnung Time-To-Live meist auf die Verwendung in einem Netzwerk. Dies liegt nicht zuletzt daran, dass sich das Verfahren als unverzichtbar für die Kommunikation zwischen Computern und die Weiterleitung von Daten erwiesen hat.
Welche Rolle spielt die Time-To-Live für das Internet?
Bereits die erste Version des IP-Protokolls verwendete das Prinzip TTL, um Pakete mit Daten mit einer begrenzten Lebensdauer zu versehen. Anfangs diente sie in der IPv4 dazu, Sekunden zwischen einzelnen Knoten zu zählen und wurde bei jedem Hop um mindestens 1 angehoben. Weil die Weiterleitung in einem modernen Netzwerk in wenigen Millisekunden erfolgt, entwickelte sie sich allerdings rasch zu einem reinen Zähler und verlor damit seine zeitliche Bindung. Mit der Einführung von IPv6 hat Time-To-Live exakt diese Funktion übernommen, seine traditionelle Bezeichnung jedoch beibehalten. Ohne diese Korrekturmethode wäre es schwer möglich, Pakete mit einem nicht erreichbaren Ziel im Client-Server-Modell zu erkennen, um sie zu entfernen. Dies würde zu einer erheblichen Belastung der Bandbreite durch sogenannte „Dead Packets“ oder „Zombie Packets“ führen.
Im Domain Name System besitzt die Time-To-Live die Aufgabe, die Zeitabstände zwischen der Synchronisierung mit dem übergeordneten (autorativen) Server anzugeben. Sie entscheidet also, wie schnell sich Änderungen bei der Verknüpfung zwischen IP-Adressen und Domainnamen verbreiten und Webseiten nach ihrer Registrierung oder einem Umzug erreichbar sind. Ähnlich sieht es bei CDN wie Cloudflare, Amazon Web Services (CloudFront), Fastly, Akamai oder Host Europe aus. Hier übernimmt die TTL die Aufgabe, sich mit einem Masterserver zu verbinden, um die durch Caching gespeicherten Inhalte zu aktualisieren.