网络中MTU与MSS

      关于mtu和mss 网上的资料很多，在看《tcp/ip详解卷1》的时候里面重点说了下mtu的重要性. 但是却没找到mss，或许是因为mss是tcp层的一个概念吧，当然mss和mtu也有莫大的关系.这里为什么再写一下，是因为在实际工作中，前方测试遇到的一个奇怪问题. 解决完之后，做一个总结而已.
     那么什么奇怪的问题呢？ 就是大部分网站能上去，有些网站上不去. 或许经常玩网络设备的人马上就会想到了mtu或者mss ，当时我们没有遇到过.并没有发现问题！通过网络接口抓包也没有发现什么... 因为在家里测试没有问题.所以只有环境的问题了，那么问题出在了什么地方呢？  
     1. 这里先说说mtu 
     
简单的看这个图，来说哈，（画的很拙劣 - - ！）
mtu是一个链路层的一个概念，mtu的定义：除去帧头的数据包大小.RFC 894（以太网）
以太网帧报头为 目的地址 6+源地址 6+协议类型 2+CRC 4=18 bytes
 所以一般以太网mtu最大是1500 ，而对于ppp还要减去8字节的开销，就是1492字节.
我们就从lan到wan数据包的流程说起吧.
首先pc会发送一个数据帧，一般模式1500（mtu）.虽然有mtu协商的功能，但是有时候并不那么智能.这里举例：
#ping  -f -l  2000   x.x.x.x   
这里ping一个大包 ，并且不允许分片. 
#来自 x.x.x.x 的回复: 需要拆分数据包但是设置 DF。
有时候网络中pc会发一个我们认为合理的包，但是不通.首先pc发送的数据帧，先达到switch芯片,那么switch一般会允许多大的帧通过呢？  
这里我们简单的参考6097的一个芯片. 默认是允许1522的帧（tag） 1518 （untag） ，如果开启了超大帧模式，为1632.
而对于lan侧，或许我们调整可以接收的范围就行了.当然很多时候pc不会发送一个那么大的帧. 如果是从vlan到pc呢？ 
首先对于一个网络设备，从tcp/udp层封包，往下面传递，到vlan，加tag，封帧，驱动发送.所以vlan所允许的mtu很重要，或许发送给pc的帧，pc不能接受! 
如果vlan的mtu为1500 ，那么最大可以发送出去的帧为1522 （tag） ，1518（untag） .
所以在ip层，如果ip包大于mtu值，会分片小于mtu.并发送出去. 这里并不讲数据包的收发具体的函数流程. 
但是实际中我们需要上网，就需要wan---lan之间的数据通信. 一般我们的路由器会pppoe拨号，即wan口. 我们知道对于pppoe的帧，它会附加8字节的pppoe头信息，所以一般默认的pppoe所允许的mtu大小为1500-8=1492 .
这里附加说明一下对于icmp包的，ip头长度默认是28字节，而一般ip头位20字节，（默认没有附加字段）。
2. 在ip foward的时候会检查mss和mtu值.决定是否分片.而mss和tcp连接有关.
一般在tcp建立连接的时候，双方会协商出来一个最小的mss值，因为一般tcp通信中一些数据包不允许分片.所以需要在发送的时候，直接发送一个比较小的数据报文. 
不然就会被网络处理的时候丢弃掉.
我们来看看mss的定义：
MSS： Maxitu Segment Size 最大分段大小
它是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，这个值一般是减去ip头和tcp头
即1460，
而有时候我们会遇到一些问题：
MSS---路径最大传输单元 (PMTU) 黑洞路由器  当路由器必须将 IP 包分段但又因 DF 标记设置为 1 而不能分段时，路由器可采用以下任一种方式：
  （1） 发送符合 RFC 792 中最初定义的“ICMP Destination Unreachable-Fragmentation Needed and DF Set”消息，然后丢弃该包。  原始消息格式中不包含有关转发失败的链路的 IP MTU 的信息。
 （2） 发送符合 RFC 1191 中重新定义的“ICMP Destination Unreachable-Fragmentation Needed and DF Set”消息，然后丢弃该包。此新消息格式包含一个 MTU 字段，可指出转发失败的链路的 IP MTU。   RFC 1191 定义了路径 MTU (PMTU) 发现，它使得成对的 TCP 对等方能够动态地发现二者之间路径的 IP MTU，从而发现该路径的 TCP MSS。一旦收到符合 RFC 1191 定义的“Destination Unreachable-Fragmentation Needed and DF Set”消息，TCP 就会将该连接的 MSS 调整为指定 IP MTU 减去 TCP 和 IP 报头的大小。这样，在该 TCP 连接上发送的后续包就不会超过最大大小，无需分段即可在该路径上传输。 
（3）直接丢弃包。   直接丢弃需分段但 DF 标记设置为 1 的包的路由器称为 PMTU 黑洞路由器。

PMTU 黑洞路由器会给 TCP 连接带来问题
在 TCP 三次握手期间交换的 TCP 数据段不会太大，因而不会被 PMTU 黑洞路由器丢弃。但是，一旦开始在连接上传输数据—假定基于协商的 MSS 确定的 PMTU 比实际 PMTU 大—TCP 数据段的大于实际 PMTU 的 IP 包就会被直接丢弃
是的，有时候我们不能保证每个网络设备都有（2）中，mtu自动发现功能. 对于涉及PPPOE＋NAT、IPsec、L2TP、GRE等组网，通常由于报文太大需要分片，这样会降低传输速率; 所以选择一个合适的MSS对传输数据来说比较重要. linux中一般可以通过netfilter iptables设置TCP MSS来解决

iptables -A FORWARD -p tcp- -tcp-flags SYN,RST SYN -j TCPMSS --clamp-mss-to-pmtu

这条规则的目的就是改变TCP MSS以适应PMTU(Path MTU)

iptables -A FORWARD -p tcp --tcp-flags SYN,RST SYN- j TCPMSS --set-mss 128

设置MSS为128
对于有兴趣分析代码的朋友，可以自己看内核代码关于发现与协商的流程，有空我也需要看看.