【TCP】为什么MSS都小于MTU？

作者: Bogon | 来源:发表于2022-06-10 00:00 被阅读0次

MTU： Maximum Transmit Unit，最大传输单元，即物理接口（数据链路层）提供给其上层（通常是IP层）最大一次传输数据的大小；以普遍使用的以太网接口为例，缺省MTU=1500 Byte，这是以太网接口对IP层的约束，如果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；如果IP层有> 1500 byte 数据需要发送，需要分片才能完成发送，这些分片有一个共同点，即IP Header ID相同。

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application层最大的发送字节数。如果底层物理接口MTU= 1500 byte，则 MSS = 1500- 20(IP Header) -20 (TCP Header) = 1460 byte，如果application 有2000 byte发送，需要两个segment才可以完成发送，第一个TCP segment = 1460，第二个TCP segment = 540。

image.png

# ip addr list

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MTU一经确定不再改变？

实际上MTU并不是确定了之后就一直不变的，每个端上查看到的MTU并非是最终的MTU大小，这个怎么理解呢？

大部情况下，网络发送端都需要经过各种中间设备才能到达目标机器，这些中间设备可能是路由器、交换机、中间代理服务器等等，这些设备的MTU大小可能有大有小，更糟糕的是，每次走的路径不一样MTU大小可能也不一样。那么，假如我们的发送端的MTU是1500，中间某个交换机或者路由器的MTU是200字节，当数据包到达这个设备的时候IP层就会触发拆包，我们上面详细分析了IP层拆包存在的问题。所以，很明显如果出现这种情况网络传输效率会大幅降低。那么有什么办法可以解决这个问题呢？

我们可以思考一下，要解决这个问题其实只要找到链路中最小的MTU就可以了，那么，我们如何感知中间设备的MTU呢？有一个叫ICMP的协议可以在中间设备出现异常的时候将异常返回，从而发送端可以感知到，关于ICMP协议这里不展开，有兴趣可以自行去了解。

# ping -s 1700 -M do www.seepre.com
PING www.seepre.com (106.12.210.214) 1700(1728) bytes of data.
ping: local error: message too long, mtu=1500
ping: local error: message too long, mtu=1500
ping: local error: message too long, mtu=1500

-s表示发送多少字节，ping会填充对应的字节数将包发出去
-M表示回显MTU相关的错误信息
最终我们看到返回了错误，提示说我们发送的数据超长了，并且提示当前链路中MTU的大小。

这样的话，我们就可以拿到整个链路中最小的那MTU了，传输层便可以根据最小的MTU来设置自己的MSS，比如，前面的例子，假如中间某个设备的MTU仅为200字节，那MSS就设置成160字节，这样TCP每次发送的数据包就不会超过200字节，也就不会触发IP层的拆包了。

实际上，TCP协议已经实现了链路MTU的探测，叫做PMTU，原理就是设置IP报头DF不分片位置为不分片，这样当遇到比MSS小的MTU的设备，这个设备就会返回一个ICMP报文，里面携带了错误消息和可接受的MTU大小。