TCP和UDP的MTU路径发现

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1、小宝系列教程之TCP和UDP的MTU路径发现TCP和UDP的MTU路径发现路径MTU的概念：这是当前在两个主机之间的路径上任何网络设备上的最小MTU。路径MTU发现在IP首部中继承并设置“不要分片（DF）”比特，来发现当前路径上的路由器是否需要对正在发送的IP数据报进行分片。物理网络层一般要限制每次发送数据帧的最大长度。任何时候IP层接收到一份要发送的IP数据报时，它要判断向本地哪个接口发送数据（选路），并查询该接口获得其MTU。IP把MTU与数据报长度进行比较，如果需要则进行分片。分片可以发生在原始发送端主机上，也可以发生在中间路由器上。把一

2、份IP数据报分片以后，只有到达目的地才进行重新组装（这里的重新组装与其他网络协议不同，它们要求在下一站就进行进行重新组装，而不是在最终的目的地）。重新组装由目的端的IP层来完成，其目的是使分片和重新组装过程对运输层（TCP和UDP）是透明的，除了某些可能的越级操作外。已经分片过的数据报有可能会再次进行分片（可能不止一次）。IP首部中包含的数据为分片和重新组装提供了足够的信息。尽管IP分片过程看起来是透明的，但有一点让人不想使用它：即使只丢失一片数据也要重传整个数据报。为什么会发生这种情况呢？因为IP层本身没有超时重传的机制——由更高层来负责超时

3、和重传（TCP有超时和重传机制，但UDP没有。一些UDP应用程序本身也执行超时和重传）。当来自TCP报文段的某一片丢失后，TCP在超时后会重发整个TCP报文段，该报文段对应于一份IP数据报。没有办法只重传数据报中的一个数据报片。事实上，如果对数据报分片的是中间路由器，而不是起始端系统，那么起始端系统就无法知道数据报是如何被分片的。就这个原因，经常要避免分片。ICMP不可达差错信息（需要分片）type=3,code=4：先了解一下路径发现要用到ICMP中的错误信息（type＝3，code＝4）ICMP域：类型：3代码：0=网络不可达；1=主机不可

4、达；2=协议不可用；3=端口不可达；-1-小宝系列教程之TCP和UDP的MTU路径发现4=需要分段和DF设置；5=源路由失败；发生ICMP不可达差错的另一种情况是，当路由器收到一份需要分片的数据报，而在IP首部又设置了不分片（DF）的标志比特。上图是ICMP不可达信息的包头格式如果路由器没有提供这种新的ICMP差错报文格式，那么下一站的MTU就设为0。新版的路由器需求RFC[Almquist1993]声明，在发生这种ICMP不可达差错时，路由器必须生成这种新格式的报文,现在的路由器一般都支持新报文，也就是说返回的时候能返回下一跳网络接口的MTU

5、。TCP的路径MTU发现：TCP的路径MTU发现按如下方式进行：和对端tcp建立连接的程序时候，双方要在第一个syn中通报自己接口的mtu，（在ip包tcp部分的optional中）然后采用双方中最小的那个mtu传输数据，如果一方没有通报mtu，协商不成功的时候，就用默认的mtu576来传输数据。一旦选定了起始的报文段大小，在该连接上的所有被TCP发送的IP数据报都将被设置DF比特。如果某个中间路由器的接口不能发送1500的ip包的时候则需要对一个设置了DF标志的数据报进行分片，它就丢弃这个数据报，并产生一个ICMP的“不能分片”差错。如果发送

6、端收到这个ICMP差错，TCP就减少段大小并进行重传：如果路由器产生的是一个较新的该类ICMP差错，则报文段大小被设置为下一跳的MTU减去IP和TCP的首部长度。如果是一个较旧的该类ICMP差错，则必须尝试下一个可能的最小MTU。由于路由可以动态变化，因此在最后一次减少路径MTU的一段时间以后，可以尝试使用一个较大的值（直到等于对端声明的MSS或用新版icmp输出接口MTU的最小值）。RFC1191推荐这个时间间隔为10分钟我们来看一个例子，这是摘自TCP/IP详解中的一个例子，是用tcpdump抓的包，可能看的时候有点难度，不过没关系，我详细

7、解释一下。-2-小宝系列教程之TCP和UDP的MTU路径发现我们从最右边的主机solaris（支持路径MTU发现机制）到最左边的主机slip建立一个连接并发送512字节的数据包。在这里我们已经把slip接口的MTU设置为552，而不是通常的296。这使得slip通告一个512的MSS。但是在bsdi上的SLIP链路上的MTU为296，这就引起超过256的TCP报文段被分片。于是就可以观察在solaris上的路径MTU发现是如何进行处理的。我们在主机sun上用tcpdump抓包看看：我们先注意第1和第2行的MSS值。第一个是solaris在syn

8、包中包含了自己的mss值是1460第二个是slip回应的ack包中发送了自己的mss是512接着第三个是solaris发送一个包含512字节的数据和对