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链路MTU,TCP的MSS和IP的分片

2020年12月23日 / 4次阅读
TCPIP

MTU(最大传输单元)

MTU是链路层中的网络对数据帧的一个限制,依然以以太网为例,MTU一般为1500个字节。

一个IP数据报在以太网中传输,如果它的长度大于该MTU值,就要进行分片传输,使得每片数据报的长度小于MTU。分片传输的IP数据报不一定按序到达,但IP首部中的信息能让这些数据报片按序组装。IP数据报的分片与重组是在IP层进完成的。

MSS(最大分段大小)

MSS是TCP里的一个概念(首部的options字段中)。

MSS是TCP数据包每次能够传输的最大数据分段,TCP报文段的长度大于MSS时,要进行分段传输。TCP协议在建立连接的时候通常要协商双方的MSS值,每一方都有用于通告它期望接收的MSS选项(MSS选项只出现在SYN报文段中,即TCP三次握手的前两次)。

MSS的值一般为MTU值减去两个首部大小,比如减去IP数据包包头的大小20Bytes和TCP数据段的包头20Bytes。所以如果用链路层以太网,MSS的值往往为1460。而Internet上标准的MTU(最小的MTU,链路层网络为x2.5时)为576,那么如果不设置,则MSS的默认值就为536个字节。很多时候,MSS的值最好取512的倍数。TCP报文段的分段与重组是在TCP层(传输层)完成的。

TCP分段的原因是MSS,IP分片的原因是MTU,由于一直有MSS<=MTU,很明显,分段后的每一段TCP报文段再加上IP首部后的长度不可能超过MTU,因此也就不需要在网络层进行IP分片了。因此TCP报文段很少会发生IP分片的情况。

再来看UDP数据报,由于UDP数据报不会自己进行分段,因此当长度超过了MTU时,会在网络层进行IP分片。同样,ICMP(在网络层中)同样可能会出现IP分片的情况。

总结:UDP不会分段,就由IP来分。TCP会分段,当然就不用IP来分了!

另外,IP数据报分片后,只有第一片带有UDP首部或ICMP首部,其余的分片只有IP头部,到了端点后根据IP头部中的信息再网络层进行重组。而TCP报文段的每个分段中都有TCP首部,到了端点后根据TCP首部的信息在传输层进行重组。IP数据报分片后,只有到达目的地后才进行重组。

最后一点,对IP分片的数据报来说,即使只丢失一片数据也要重新传整个数据报(既然有重传,说明运输层使用的是具有重传功能的协议,如TCP协议)。这是因为IP层本身没有超时重传机制------由更高层(比如TCP)来负责超时和重传。当来自TCP报文段的某一段(在IP数据报的某一片中)丢失后,TCP在超时后会重发整个TCP报文段,该报文段对应于一份IP数据报(可能有多个IP分片),没有办法只重传数据报中的一个数据分片。(?)

MSS就是TCP数据包每次能够传输的最大数据分段。为了达到最佳的传输效能TCP协议在建立连接的时候通常要协商双方的MSS值,这个值TCP协议在实现的时候往往用MTU值代替(需要减去IP数据包包头的大小20Bytes和TCP数据段的包头20Bytes), 通讯双方会根据双方提供的MSS值得最小值确定为这次连接的最大MSS值。(用MTU就没有考虑整个链路的情况,只看了眼前)

本文链接:https://www.maixj.net/ict/mtu-mss-ip-24234

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