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TCP层的分段和IP层的分片之间的关系 MTU和MSS存在的关系
2017-01-17 09:58:00      个评论    来源:程序狗的成长之路  
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Ethernet II帧格式 为什么帧长必须在64和1518字节之间?

 

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Ethernet II类型以太网帧的最小长度为64字节(6+6+2+46+4),最大长度为1518字节(6+6+2+1500+4)。其中前12字节分别标识出发送数据帧的源节点MAC地址和接收数据帧的目标节点MAC地址。 接下来的2个字节标识出以太网帧所携带的上层数据类型,如16进制数0x0800代表IP协议数据,16进制数0x86dd代表IPv6协议数据,16进制数0x809B代表AppleTalk协议数据,16进制数0x8138代表Novell类型协议数据等。

在不定长的数据字段后是4个字节的帧校验序列(Frame. Check Sequence,FCS),采用32位CRC循环冗余校验对从"目标MAC地址"字段到"数据"字段的数据进行校验。 以太网最小发送帧长为64字节,按照标准,10Mbps以太网采用中继器时,连接的最大长度是2500米,最多经过4个中继器,因此规定对10Mbps以太网一帧的最小发送时间为51.2微秒。这段时间所能传输的数据为512位,因此也称该时间为512位时。这个时间定义为以太网时隙,或冲突时槽。512位=64字节,这就是以太网帧最小64字节的原因。现在基本上都是交换机路由器直接连接计算机,集线器连接很少存在了,在交换机或路由器直接连接计算机时每个计算机与设备之间都是一个独立的冲突域,是不会产生冲突的,因此,此时发送长度小于64字节的帧理论上是可以的,但为了遵循原有标准,考虑到有些集线器设备依旧在使用,因此保持最小帧长64字节不变。

MSS为1460=1500-20(IP头)-20(TCP头)计算出。

MTU=1500 是国际规定,以太网帧默认的mtu取值46-1500byte

使用UDP很容易导致IP分片,TCP试图避免IP分片。 那么TCP是如何试图避免IP分片的呢?其实说白了,采用TCP协议进行数据传输是不会造成IP分片的,因为一旦TCP数据过大,超过了MSS,则在传输 层会对TCP包进行分段(如何分,见下文!),自然到了IP层的数据报肯定不会超过MTU,当然也就不用分片了。而对于UDP数据报,如果UDP组成的 IP数据报长度超过了1500,那么IP数据报显然就要进行分片,因为UDP不能像TCP一样自己进行分段.

MSS(Maxitum Segment Size)最大分段大小的缩写,是TCP协议里面的一个概念

(1)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)所以往往MSS为1460。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。

(2)相信看到这里,还有最后一个问题:TCP是如何实现分段的呢?其实TCP无所谓分段,因为每个TCP数据报在组成前其大小就已经被MSS限制了,所以TCP数据报的长度是不可能大于MSS的,当然由它形成的IP包的长度也就不会大于MTU,自然也就不用IP分片了。

简而言之:

1.IP分片产生的原因是网络层的MTU;TCP分段产生原因是MSS.

2.IP分片由网络层完成,也在网络层进行重组;TCP分段是在传输层完成,并在传输层进行重组. //透明性

3.对于以太网,MSS为1460字节,而MUT往往会大于MSS.

故采用TCP协议进行数据传输,是不会造成IP分片的。若数据过大,只会在传输层进行数据分段,到了IP层就不用分片。

所以可以看成是这种情况:传输层协议想发送一个超过了MTI的数据报,这个时候网络层就需要对其进行分片,一般UDP和ICMP会出现分片情况,但是TCP不会出现这种情况!因为TCP使用了MSS来避免分片!

IP分片只有第一个带有传输层或ICMP首部,其余的分片只有IP头。至于怎么重组就是到对端以后IP层的事情了。

若TCP报文非常长那么在IP层传输时就有可能要分解成多个短数据报片。(计算机网络谢希仁)

TCP分段每个都有完整首部。

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