尽管 IP 分片看起来是是透明的,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?
(1)以太网和 802.3 对数据帧的长度都有一个限制,其最大值分别是 1500 和 1492 个字节。链路层的这个特性称作 MTU。不同类型的网络大多数都有一个上限。如果 IP 层有一个数据要传,且数据的长度比链路层的 MTU 还大,那么 IP 层就要进行分片(fragmentation),把数据报分成若干片,这样每一个分片都小于 MTU。
(2)把一份 IP 数据报进行分片以后,由到达目的端的 IP 层来进行重新组装,其目的是使分片和重新组装过程对运输层( TCP/UDP )是透明的。由于每一分片都是一个独立的包,当这些数据报的片到达目的端时有可能会失序,但是在 IP 首部中有足够的信息让接收端能正确组装这些数据报片。
(3)尽管 IP 分片过程看起来透明的,但有一点让人不想使用它:即使只丢失一片数据也要重新传整个数据报。why?因为 IP 层本身没有超时重传机制------由更高层(比如TCP)来负责超时和重传。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(而不是一个分片),没有办法只重传数据报中的一个数据分片。
(4)使用 UDP 很容易导致 IP 分片,TCP 试图避免 IP 分片。那么 TCP 是如何试图避免IP分片的呢?其实说白了,采用 TCP 协议进行数据传输是不会造成 IP 分片的,因为一旦 TCP 数据过大,超过了 MSS,则在传输层会对 TCP 包进行分段(如何分,见下文!),自然到了 IP 层的数据报肯定不会超过 MTU,当然也就不用分片了。而对于 UDP 数据报,如果 UDP 组成的 IP 数据报长度超过了 1500,那么 IP 数据报显然就要进行分片,因为 UDP 不能像 TCP 一样自己进行分段。总结:UDP不会分段,就由我 IP 来分。TCP 会分段,当然也就不用我 IP 来分了!
(1)MSS 就是 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 TCP 协议在实现的时候往往用 MTU 值代替(需要减去 IP 数据包包头的大小 20Bytes 和 TCP 数据段的包头 20Bytes )所以往往 MSS 为 1460。通讯双方会根据双方提供的 MSS 值得最小值确定为这次连接的最大 MSS 值。
(2)相信看到这里,还有最后一个问题:TCP 是如何实现分段的呢?其实 TCP 无所谓分段,因为每个 TCP 数据报在组成前其大小就已经被 MSS 限制了,所以 TCP 数据报的长度是不可能大于 MSS 的,当然由它形成的 IP 包的长度也就不会大于 MTU,自然也就不用 IP 分片了。
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