TCP/IP网络模型入门

老的内核通常在IP层处理IP分段，IP层可以接收0~64KB的数据。因此，当数据IP packet大于PMTU时，就必须把数据分成多个IP分段。 较新的内核中，L4会尝试进行分段：L4不会再把超过PMTU的缓冲区直接传给IP层，而是传递一组和PMTU相匹配的缓冲区。这样，IP层只需要给每个分段增加IP报头。但是这并不意味着IP层就不做分段的工作了，一些情况下，IP层还会进行分段操作。

• 分段是指将一个IP包分成多个传输，在接收端 IP 层重新组装
• 一个 IP 包能否分包，取决于它的 DF 标志位：DF bit (0 = "may fragment," 1 = "don't fragment")
• 分包后，每个分段有 MF 标志位：MF bit (0 = "last fragment," 1 = "more fragments")

第一个表格中：

• IP 包长度 5140，包括 5120 bytes 的 payload
• DF = 0， 允许分包
• MF = 0， 这是未分包

第二个表格中：

• 0-0 第一个分包: 长度 1500 = 1480 (payload) + 20 (IP Header). Offset(起始偏移量): 0
• 0-1 第二个分包: 长度 1500 = 1480 (payload) + 20 (IP Header). Offset: 185 = 1480 / 8
• 0-2 第三个分包: 长度 1500 = 1480 (payload) + 20 (IP Header). Offset: 370 = 185 + 1480/8
• 0-3 第四个分包: 长度 700 = 680 (payload, = (5140 - 20) - 1480 * 3) + 20 (IP Header) . Offset: 555 = 370 + 1480/8

需要注意的是，只有第一个包带有原始包的完整 IPv4 + TCP/UDP 信息，后续的分包只有 IPv4 信息。

分包带来的问题：

• sender overhead：需要消耗 CPU 去分包，包括计算和数据拷贝。
• receiver overhead：重新组装多个分包。在路由器上组装非常低效率，因此组装往往在接收主机上进行。
• 重发 overhead：一个分包丢失，则整个包需要重传。
• 在多个分包出现顺序错开时，防火墙可能将分到当无效包处理而丢弃。

MTU

一个网络接口的 MTU 是它一次所能传输的最大数据块的大小。任何超过MTU的数据块都会在传输前分成小的传输单元。MTU 有两个测量层次：网络层和链路层。比如，网络层上标准的因特网 MTU 是 1500 bytes，而在连接层上是 1518 字节。没有特别说的时候，往往指的是网络层的MTU。

要增加一个网络接口 MTU 的常见原因是增加高速因特网的吞吐量。标准因特网 MTU 使用 1500byte是为了和 10M 和 100M 网络后向兼容，但是，在目前1G和 10G网络中远远不够。新式的网络设备可以处理更大的MTU，但是，MTU需要显式设置。这种更大MTU的帧叫做“巨帧”，通常 9000 byte 是比较普遍的。

相对地，一些可能得需要减少MTU的原因：

• 满足另一个网络的MTU的需要(为了消除UDP分包，以及需要TCP PMTU discover )
• 满足 ATM cell 的要求
• 在高出错率线路上提高吞吐量

MTU 不能和目前任何 Internet 网络协议混在一起，但是，可以使用一个路由器将不同 MTU 的网段连在一起。

TCP fragmentation

每个TCP数据包(segment)的大小受MSS(TCP_MAXSEG选项)限制。最大报文段长度 ( MSS )表示 TCP 传往另一端的最大块数据的长度。当一个连接建立时(SYN packet), 连接的双方都要通告各自的MSS。

（编辑：PHP编程网 - 黄冈站长网）

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