文章首发于公-众-号，汽车网络诊断通信

我们知道MTU是网卡的参数，是数据链路层对网络层的IP包大小的限制。当网络层的IP包(包括IP头，VLAN tag)的大小超过了MTU时，需要先在网络层进行分片，切割成小于MTU的IP包，再发往链路层

MSS

试想下，一台主机下的多个APP需要通过TCP协议，发送大量的数据进行通信。形成这样一种局面：多个TCP报文，到达网络层时，封装成多个IP包，这些IP包由于数据太大，大于MTU，需要进行分片，才能发往链路层。这么多的数据包都需要在网络层分片切割，是不是降低了效率？

既然从TCP来的数据由于太大，而全部挤在网络层进行分片，为什么不想一个办法，让TCP来的每一份数据，正好符合在网络层不需要分片呢，这样岂不是你好我好大家好

MSS

Maximum Segment Size，最大报文长度，TCP payload的最大值，TCP协议定义的一个选项，MSS是TCP用来限制应用层最大的发送字节数

MSS选项用于在TCP连接建立时，收发双方协商通信时每一个报文段所能承载的最大数据长度

TCP在建立连接时，收发双方根据MTU计算出各自的MSS，通过三次握手把自己的MSS告知对方，互相确认彼此的MSS大小，取较小的MSS值作为双方在TCP层分段的最大payload

如何根据MTU计算MSS？

以太网的缺省MTU = 1500 = IPHeader(20) +TCPHeader(20) + Data，TCP的有效数据Data的最大值就是1500-20-20 = 1460，这就是MSS的值

客户端在SYN报文中携带自己的MSS，服务器在回复的ACK+SYN中携带自己的MSS

这样就实现了TCP通信时，通过在三次握手阶段确定最小MSS，根据MSS，传输层把不超过MSS的数据封装，下压给网络层，网络层避免了IP包分片，而接收方也不会出现数据帧超过MTU而无法接收的情况

PMTUD

收发双方在TCP协议通信时，根据取较小MSS的原则，避免了发送方在网络层分片，接收方在网卡由于超过MTU而无法接收的情况

但是，以太网通信不是只有两台主机，它们通信的途中还有路由器和交换机，路由器和交换机都有自己的MTU，如果数据帧超过了它们的MTU会怎么样呢？

对于路由器来说，接收到的数据帧如果超过了自己的MTU，在从出口发出去时，需要进行分片，网络层分片IP包，需要根据什么决定？

答案是：IP头的DF分片位

如果DF = 0，表示可以分片
如果DF = 1，表示不能分片

DF = 0

两台主机在TCP握手阶段，确定了MSS = 1480 - 20 - 20 = 1440，那么发送的IP包就是1440 + 20 + 20 = 1480，这样的IP包在发出去的时候不会分片，而接收端也可以接收到

当IP包到达路由器时，需要从另一个接口发出，而接口MTU为1450，必须分片才能发送，这时候路由器就会检查IP包的DF位，以确定这个IP包是否支持分片

发现DF位是0，表示可以分片，就把这个IP包分成两份，1450和30，由于第一份1450是有IP头的，可以直接下发到链路层发出，而第二份30是没有IP头的，需要加上IP头20个字节，形成一份新的IP包，大小是50个字节，同样下发到链路层，发出

DF = 1

与上面DF = 0的情况不同的是，路由器发现IP包需要分片，然而查看了IP包的DF位，发现值为1，显示不能分片，此时路由器只能丢弃此IP包，同时给源主机回复一个ICMP目的不可达的消息，Type = 3，code = 4

code = 4的含义是：

同时，在ICMP消息里还会携带路由器的MTU的大小，告知源主机这个路由器的MTU是多少，这样源主机就可以继续调整自己的MSS值，如果有多个路由器，多个路由器都会这样操作，最终确定一个这条路径上的最小MTU，这就是PMTUD

另外，ICMP目的不可达消息，还会把丢弃的IP包的各层报头也放在里面

PMUTD

Path MTU Discovery，不用再过多解释了

另外请注意

路由器的MTU只针对出接口

PMTUD只有TCP支持，UDP并不支持

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MSS

MSS

PMTUD

DF = 0

DF = 1

PMUTD

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