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一. 什么是TCP分段和IP分片

我们知道网络就像一根管子，而管子吧，就会有粗细。

一个数据包想从管子的一端到另一端，得过这个管子。（废话）

但数据包的量有大有小，想过管子，数据包不能大于这根管子的粗细。

问题来了，数据包过大时怎么办？

答案比较简单。会把数据包切分小块。这样数据就可以由大变小，顺利传输。

回去看下网络分层协议，数据先过传输层，再到网络层。

这个行为在传输层和网络层都有可能发生。

在传输层（TCP协议）里，叫分段。

在网络层（IP层），叫分片。（注意以下提到的IP没有特殊说明的情况下，都是指IPV4）

那么不管是分片还是分段，肯定需要按照一定的长度切分。

在TCP里，这个长度是MSS。

在IP层里，这个长度是MTU。

那MSS和MTU是什么关系呢？这个在之前的文章里简单提到过。这里单独拿出来。

二. MSS是什么

MSS：Maximum Segment Size 。 TCP 提交给 IP 层最大分段大小，不包含 TCP Header 和 TCP Option，只包含 TCP Payload ，MSS 是 TCP 用来限制应用层最大的发送字节数。
假设 MTU= 1500 byte，那么 MSS = 1500- 20(IP Header) -20 (TCP Header) = 1460 byte，如果应用层有 2000 byte 发送，那么需要两个切片才可以完成发送，第一个 TCP 切片 = 1460，第二个 TCP 切片 = 540。

三. 如何查看MSS?

我们都知道TCP三次握手，而MSS会在三次握手的过程中传递给对方，用于通知对端本地最大可以接收的TCP报文数据大小（不包含TCP和IP报文首部）。

比如上图中，B将自己的MSS发送给A，建议A在发数据给B的时候，采用MSS=1420进行分段。而B在发数据给A的时候，同样会带上MSS=1372。两者在对比后，会采用小的那个值（1372）作为通信的MSS值，这个过程叫MSS协商。

另外，一般情况下MSS + 20（TCP头）+ 20（IP头）= MTU，上面抓包的图里对应的MTU分别是1372+40 和 1420+40。 同一个路径上，MTU不一定是对称的，也就是说A到B和B到A，两条路径上的MTU可以是不同的，对应的MSS也一样。

四. 三次握手中协商了MSS就不会改变了吗？

当然不是，每次执行TCP发送消息的函数时，会重新计算一次MSS，再进行分段操作。

五. 对端不传MSS会怎么样？

我们再看TCP的报头。

其实MSS是作为可选项引入的，只不过一般情况下MSS都会传，但是万一遇到了哪台机器的实现上比较调皮，不传MSS这个可选项。那对端该怎么办？

如果没有接收到对端TCP的MSS，本端TCP默认采用MSS=536Byte。

那为什么会是536？

536（data） + 20（tcp头）+20（ip头）= 576Byte

前面提到了IP会切片，那会切片，也就会重组，而这个576正好是 IP 最小重组缓冲区的大小。

六. MTU是什么

MTU: Maximum Transmit Unit，最大传输单元。 其实这个是由数据链路层提供，为了告诉上层IP层，自己的传输能力是多大。IP层就会根据它进行数据包切分。一般 MTU=1500 Byte。
假设IP层有 <= 1500 byte 需要发送，只需要一个 IP 包就可以完成发送任务；假设 IP 层有 > 1500 byte 数据需要发送，需要分片才能完成发送，分片后的 IP Header ID 相同，同时为了分片后能在接收端把切片组装起来，还需要在分片后的IP包里加上各种信息。比如这个分片在原来的IP包里的偏移offset。

七. 如何查看MTU

在mac控制台输入 ifconfig命令，可以看到MTU的值为多大。

$ ipconfig
lo0: flags=8049<UP,LOOPBACK,RUNNING,MULTICAST> mtu 16384
    ...
en0: flags=8863<UP,BROADCAST,SMART,RUNNING,SIMPLEX,MULTICAST> mtu 1500
    ...
p2p0: flags=8843<UP,BROADCAST,RUNNING,SIMPLEX,MULTICAST> mtu 2304
    ...

可以看到这上面有好几个MTU，可以简单理解为每个网卡的处理能力不同，所以对应的MTU也不同。当然这个值是可以修改的，但不在今天的讨论范畴内，不再展开。

在一台机器的应用层到这台机器的网卡，这条链路上，基本上可以保证，MSS < MTU。

 

八. 为什么MTU一般是1500

这其实是由传输效率决定的。首先，虽然我们平时用的网络感觉挺稳定的，但其实这是因为TCP在背地里做了各种重传等保证了传输的可靠，其实背地里线路是动不动就丢包的，而越大的包，发生丢包的概率就越大。

那是不是包越小就越好？也不是

但是如果选择一个比较小的长度，假设选择MTU为300Byte，TCP payload = 300 - IP Header - TCP Header = 300 - 20 - 20 = 260 byte。那有效传输效率= 260 / 300 = 86%

而如果以太网长度为1500，那有效传输效率= 1460 / 1500 = 96% ，显然比 86% 高多了。

所以，包越小越不容易丢包，包越大，传输效率又越高，因此权衡之下，选了1500。

九. 为什么IP层会分片，TCP还要分段

由于本身IP层就会做分片这件事情。就算TCP不分段，到了IP层，数据包也会被分片，数据也能正常传输。

既然网络层就会分片了，那么TCP为什么还要分段？是不是有些多此一举？

假设有一份数据，较大，且在TCP层不分段，如果这份数据在发送的过程中出现丢包现象，TCP会发生重传，那么重传的就是这一大份数据（虽然IP层会把数据切分为MTU长度的N多个小包，但是TCP重传的单位却是那一大份数据）。

 

 

 

 

标签：动图,IP,MSS,TCP,MTU,1500,分片
来源： https://blog.csdn.net/vertor11/article/details/120475805