分类： LINUX
2013-06-14 17:52:37
原文地址：一个MTU引发的联想 作者：fsfilove
前面总结了一下数据链路层，在里面提到了最大传输单元MTU，由此引发了很多疑问。
1：为什么需要MTU。
2：比如IP要分片，那么分片的工作都是IP做的。或者说其他的会不会分片呢，比如TCP UDP ICMP IGMP会不会分片呢。如果用TCP UDP也会分片，那和IP分片不是就重复了。既然在TCPIP存在这些分片，又为什么存在呢。
3：既然会分片，那怎重组呢。
4：数据包是一般是乱序到达的，又是怎么处理这个乱序的情况
首先呢，为什么需要MTU。
这个是由于硬件能力有限，所以总有限制，因此就有了MTU。
第二：那么既然硬件有能力限制，那么数据包肯定会有比MTU大的情况，那么必然有分片的情况。那分片是在哪里发生的呢。在IP，TCP。通过看书知道。IP会分片，但是呢TCP也会分片，而UDP却不分片。那TCP和IP的能力是不是重复了？
假设IP分片是因为了迎合硬件的能力限制。所以呢这是合理的。但为什么TCP也要分片呢 ?
考虑这么一个情况，假设装载有TCP的数据包的IP丢失了，那会发生什么。接收端是会丢掉整个TCP数据包。但是这样只是丢失了其中几个，而需要整个全部重传，是不是有点浪费时间，浪费资源。因此呢 ，在TCP中出现了分片的能力。如果TCP的数据包加上IP也没有超过MTU，那么TCP整个包就是一个数据包。这样即使掉了自己，其他的数据包是不需要重传整个TCP数据包。所以这样传输速度是不是就提高了很多。不用那么浪费带宽，时间等等。
那TCP是基于什么来分片的呢，总的有一个参考。这就要说到TCP三次握手了。
在TCP三次握手的时候，第一个数据包发送SYN，于此同时会发送mss，滑动缩放窗口选项、时间戳选项、有选择确定选项。重点看看mss，这个东东最大尺寸。这个东东就在开始就会进行交换。目的告诉对方自己的mss是多大。Mss = MTU-TCP header-IP header。因为是双工，所以在两个方向是mss是不一样的。使用MSS的原因就是避免频繁的分片、重传。最大的提高系统的吞吐量。
说了TCP，那么UDP要分片么，答案是：udp是不分片的，在应用层把数据交给发送缓冲区。然后由ISR直接发送到IP层（这点还没完全证实，udp是否有发送缓冲），然后由IP层分片，我想这就是为什么IP和TCP都存在分片的原因。
这里有一个疑问为什么TCP需要自己分片，而UDP不自己分片，而是IP来分片呢。
应该是TCP和UDP的特性决定的。TCP是有连接的，有确定的连接，会自动解决数据包丢失的原因。而UDP是没有这些条件的，数据包丢失了，就丢失了、没有重传。因此就把分片的事儿交给了IP。这点是个人猜测，所以还望有高人指点一下。
第三：既然分片了，那么怎么重组呢。在IP中，
在IP的头里面有标志、DF、MF 和偏移。IP就是利用这个几个条件来重组的。
标志是具有唯一性的、标志每一个数据包。
DF是表示不要分片。如果这位被置位，那么如果数据包太大就会被丢弃，并发送一个ICMP差错报文。
MF表示还有很多其他分片的数据包。
偏移就是指这个包现在的数据在原来数据包处于的开始位置。
以上具体计算可以参看TCP/IP卷一。
对于TCP的组装应该是根据确认号和时间戳来重组的。具体还没看到哪里。所以不敢乱说。
这里有一篇文章，写的不错。http://blog.csdn.net/okbaozhen/article/details/7451552 ，主要是讲解TCP , UDP分片的情况。
对于第四个问题，其实里面都已经可以解决乱序的问题。对于在网络上的数据包，大部分时间都是乱序到达的。因此根据以上的标志字段来确认顺序。具体的原因还得参看代码。
所以上面的四个问题又产生问题了。
学习就是一个问题接一个问题，解决问题，在发现问题，这么轮询。
