MTU专题

PMTU（最小MTU）发现的基本原理

源端发送长度等于自身出接口MTU的IP包，并设置该IP包不允许被分片；
路径上收到该IP包的设备，如果其出口MTU小于该IP包，都会将其丢弃，并返回携带了自己MTU的ICMP报文（称为datagram-too-big消息）给源端；

如果源端没收到datagram-too-big消息，则源端的出口MTU即为PMTU；如果源端收到datagram-too-big消息，则按这个消息里携带的MTU继续发送IP包；

如果源端没有再收到datagram-too-big消息，则PMTU为最后一次收到的datagram-too-big消息携带的MTU；如果源端还收到datagram-too-big消息，则再次发送IP包，长度为这个datagram-too-big消息的MTU；
如此反复，直到收到目的端的回应报文。

IPv4网络难以发现PMTU的原因

某些运营商或网站考虑网络安全（如预防DDOS攻击）或其他需要，把ICMP报文过滤掉了；
PMTU需要主机和互联网上的各种网络设备（交换机、路由器、防火墙等）的配合，但它们的配置无法统一规范；
有些网络设备不遵从RFC 1191协议。

MSS

MSS是指每次能够传输的最大数据分段，即TCP报文的最大净荷长度。TCP协议在建立连接的时候通常会协商MSS值。默认情况，双方将各自出接口MTU减40字节作为MSS初始值通告给对方，之后选择其中较小的MSS作为发送TCP数据段的最大长度。
TCP MSS = MTU-40

MTU与协议的关系

OSPF和IS-IS这两种路由协议，LDP和RSVP-TE这两种MPLS信令协议都会进行MTU协商。OSPF和IS-IS网络可能有几百上千台路由器，路由信息量大。因此，携带路由信息的协议报文可能很大，超出邻居接收能力而无法处理。因此，OSPF和IS-IS在建立邻居关系时会协商MTU，将自己的接收能力告诉对方。

MPLS信令协议为什么也要协商MTU？

MPLS并没有分片机制。MPLS首部才4个字节，每个比特位都被占用了，无法再用于携带分片信息。

MPLS信令协商MTU，是为了自动发现MPLS转发的PMTU值。这个PMTU其实是用于IP分片的。MPLS报文的二层帧头和IP头之间被添加了若干MPLS头，每个MPLS头长4字节。

假设标签个数为N，则，
MPLS PMTU = IP MTU+N*4字节，即，
IP PMTU = MPLS PMTU- N*4字节。

IPv6 MTU

IPv6首部没有分片的字段，被放在IPv6扩展首部中。IPv6分片只发生在源端，中间节点不对IPv6报文进行分片。通常，只有源和目的节点需要解析IPv6扩展首部，如果IPv6报文长度超过中间节点的接口IPv6 MTU，中间节点会丢弃报文并反馈ICMPv6 packet-too-big消息。

IP MTU分片流程

涉及MTU分片的流程	分片位置	说明
始发IPv4报文	控制平面	始发IPv4报文是指本设备控制平面发送的协议报文，这些 IPv4协议报文的源地址是本设备； BGP协议报文，ICMP差错控制报文，BFD探测报文等，都属于协议报文；在设备上进行ping操作，设备发送的是源地址为本设备的 ICMP请求报文。
始发IPv6报文	控制平面	始发IPv6报文是指本设备控制平面发送的IPv6协议报文，这些IPv6协议报文的源地址是本设备；在设备上进行ping ipv6操作，设备发送的是源地址为本设备的ICMPv6请求报文。
转发IPv4报文	转发平面	只在报文发送时才检查MTU，从入接口接收报文时不检查MTU。在NE40E/80E/CX600/ME60/NE5000E产品上，接口下配置的MTU（称为接口MTU）是指IP MTU，是一个三层概念，因此一般情况下，接口MTU只作用于三层流量转发，对二层流量转发没有影响。二层报文的IP首部+IP负载总长超过MTU时通常不会被分片。
说明通常只有IPv6源节点和目的节点才会解析IPv6扩展首部，所以只有始发IPv6报文时才会进行IPv6 MTU分片，转发IPv6报文时不进行IPv6 MTU分片。

控制平面分片流程

控制平面先进行IP分片，再封装MPLS、L2TP等隧道头（如果需要的话），最后发送到转发平面。控制平面的分片机制由软件实现，不存在硬件差异。

控制平面发送的协议报文，如果是非MPLS报文，且这些报文的IP首部+IP负载大于出接口的MTU值，

如果IP首部的DF=0，对报文分片，每个分片的IP首部+IP负载都不大于出接口MTU。
如果IP首部的DF=1，丢弃报文。
如果IP首部的DF=1且使能强制分片，则对报文分片，分片后每个片的DF=0。（默认不使能强制分片。接口下配置了clear ip df命令表示使能对协议报文的强制分片）。

转发平面分片流程

母版分片

集成板分片

母板分片/集成板分片：

分片仅针对需要进行IPv4转发的流量生效。需要进行IPv4转发的流量，不仅包括进入设备的RawIPv4流量，还包括解封装后需要进行IPv4转发的流量。
对于只进行二层转发，或只进行MPLS转发的流量，不进行分片。
对于转发的IPv6报文，不进行分片。

子卡分片

子卡分片与母板分片/集成板分片相比，区别在于：

由于子卡无法区分二层还是三层流量，因此对于同时转发二层和三层流量的VLANIF接口，其MTU会影响二层流量。当二层流量的IP首部+IP负载总长超过接口MTU时，二层报文也会被分片。每个分片的IP首部+IP负载总长度小于或等于接口MTU。

MPLS MTU 的定义

包含MPLS标签栈、IP首部、IP净荷的字段的长度。

IP报文入MPLS隧道时的分片方式

分片方式A：若IP包＋Label > MPLS MTU，且IP首部的DF=0，则将IP报文分片，打上标签转发；如果IP首部的DF=1，则：

未使能强制分片：直接打上标签后转发。
使能强制分片：将IP报文分片，打上标签转发。

分片方式B：仅在IP报文入隧道时进行MPLS报文分片。不支持强制分片。若IP包＋Label > MPLS MTU，且IP首部的DF=0，则首先将IP报文分片，然后打上标签转发；如果IP首部的DF=1，则丢弃报文，返回Datagram-too-big消息。

分片方式C：分片依据是隧道物理出接口MTU而不是MPLS MTU，且MPLS报文分片在PE节点和P节点都可能发生。由于单板先封装MPLS再进行分片，子卡无法区分MPLS报文在本设备是入隧道还是只进行MPLS转发，所以此类单板作为PE节点的NNI使能L3VPN分片时，如果同时作为P节点的NNI时，所有超过接口MTU的MPLS标签报文都会被分片。

OSPF协议的MTU协商

根据RFC2328的定义，OSPF通过DD报文(Database Description packet)的interface MTU字段来协商MTU值。RFC2328规定，如果设备收到的DD报文interface MTU字段值小于DD报文出接口的MTU，则邻居关系停留在Exchange start状态，无法达到FULL。不同厂商对于DD报文中的MTU协商处理原则不尽相同：

有的厂商默认检查DD报文的MTU值。可以通过命令行调整为不检查。
有的厂商默认不检查DD报文的MTU值。可以通过命令行调整为检查。
还有的厂商设备检查MTU值，且不可调整。

IS-IS 的MTU 协商

根据ISO 10589的定义，用于建立与维持IS-IS邻接关系的Hello报文，不得小于路由器接口能够接收并处理的最大数据长度，如果小于，则进行填充。

NE40E/80E/NE5000E/CX600/ME60产品提供了用于设置接口发送Hello报文是否进行填充的功能。缺省情况下，上述产品发送Hello报文的规则如下：

P2P接口：P2P邻居建立之前，发送带有填充字段的标准Hello报文。P2P邻居建立之后，发送不带有填充字段的小型Hello报文。
广播接口：发送带有填充字段的标准Hello报文。

LDP 的PMTU 协商

RFC3988定义了自动发现LDP LSP路径MTU的机制。LSR针对某个FEC，把所有下游设备通告的MTU和本机该FEC的出接口MTU做比较，计算出最小值通告给上游。LSP上不同节点，MTU取值不同：

如果是Egress节点，MTU取值为65535。
如果是倒数第2跳且收到一个隐式空标签，则设置LDP MTU为FEC的出接口MTU。
其他情况，则比较FEC的出接口MTU和下游节点发给他的TLV中的MTU，取其中的较小值作为LDP MTU。如果收到的TLV没有指定MTU，则默认为65535。

LDP MTU通告方式为，把计算出来的MTU值放在Label Mapping消息的MTU TLV里，然后把Label Mapping消息发送给上游。

RSVP-TE 的PMTU 协商

RSVP-TE也支持MPLS MTU协商，用于自动发现TE LSP的PMTU。协商PMTU的过程如下：

从TE隧道的Ingress节点发送Path消息，在Path消息中的Adspec对象携带MTU。该MTU取值为物理出接口下配置的接口MTU和MPLS MTU两者的较小值。
隧道沿途各节点收到Path消息，将Adspec对象中的MTU值与本地隧道物理出接口下配置的接口MTU和MPLS MTU三者进行比较。如果本地的值小，则将Adspec对象中的MTU值改为本地的最小值。之后，将Path消息发送给下游。
这样，Egress节点收到的Path消息中携带的MTU即为路径MTU最小值。Egress再通过Resv消息将协商好的MTU值带回Ingress节点。

L2VPN 的MTU 协商

L2VPN类型	MTU协商值配置	MTU协商值的取值规则
PWE3	方式1：通过mpls switch-l2vc命令行中指定mtu参数；方式2：PW模板视图下配置mtu mtu-value命令。	生效次序：通过命令行指定的MTU参数值； PW模板的MTU配置值； AC接口配置的接口MTU值；如果以上3个参数都没配置，则MTU协商值缺省为1500字节。
Kompella方式 VLL	MPLS-L2VPN实例视图下配置mtu mtu-value命令	MPLS-L2VPN实例视图下配置的MTU参数值优先生效。如果MPLS-L2VPN实例视图下没配MTU，则MTU协商值缺省为1500字节。
VPLS	VSI视图下配置mtu mtu-value命令。	VSI视图下配置的MTU参数值优先生效。如果VSI视图下没配MTU，则MTU协商值缺省为1500字节。

常用接口的MTU默认值

接口类型	MTU默认值（字节）	取值范围（字节）	说明
Ethernet接口 Ethernet子接口	1500	46~1500	Ethernet接口/子接口的MTU值只影响三层流量，不影响二层流量。说明：缺省情况下，Ethernet接口/子接口是三层接口，只转发三层流量。如果Ethernet接口/子接口配置了portswitch命令，则变为二层接口，只转发二层流量。
Ethernet-Trunk接口 Ethernet-Trunk子接口	1500	46~9600	Eth-Trunk接口/子接口的MTU值只影响三层流量，不影响二层流量。修改Eth-Trunk接口/子接口MTU值时，请直接在对应的Eth-Trunk接口/子接口视图下修改，不要在成员口上修改。当成员接口加入Eth-Trunk时，Eth-Trunk的MTU值会自动同步到成员接口，当Eth-Trunk的MTU变更时，成员接口的MTU也会自动同步更新。修改Eth-Trunk接口/子接口的MTU，请同时修改对端Eth-Trunk接口的MTU，确保两端设备的MTU匹配。否则，可能导致业务中断。如果Eth-Trunk接口/子接口上同时运行IPv6，当设置的接口MTU小于1280字节时，会使IPv6在该接口上工作不正常。为避免发生此类错误，当Eth-Trunk接口/子接口上同时运行IPv6时，请设置接口MTU大于等于1280。说明：缺省情况下，Eth-Trunk接口/子接口是三层接口，只转发三层流量。如果Eth-Trunk接口/子接口配置了portswitch命令，则变为二层接口，只转发二层流量。
GE接口 GE子接口	1500	Type-C 单板：161～9600。其他单板：46～9600	GE接口/子接口的MTU只影响三层流量，不影响二层流量。说明缺省情况下，GE接口/子接口是三层接口，只转发三层流量。如果GE接口/子接口配置portswitch命令，则变为二层接口，只转发二层流量。
POS接口	4470	46～9600	对于Type-C单板，建议配置MTU大于160字节。 POS接口MTU对于LPUF-20/21/10、BSUF-20/21/10和MSUF-20/21/100单板不生效，这些单板POS接口不对报文分片。
Tunnel接口	1500	46～9600	通常只作用于LDP over TE场景。
VLANIF接口	1500	46～9600	对于在子卡分片的单板，VLANIF接口的MTU值可能会影响二层流量。对于母板和集成板分片的单板，VLANIF接口的MTU只影响三层IP流量。
Virtual-Ethernet接口	1500	960～1518	VE接口的MTU只影响三层流量，不影响二层流量。缺省情况下，VE接口是三层接口，只转发三层流量。如果VE接口配置了portswitch命令，则变为二层接口，只转发二层流量。
Virtual-Template接口	1500	328～9600	此接口配置的MTU是在LCP阶段设备发送给PPP用户用来协商双方的MTU值，并非对应PPP用户的实际MTU值。

MPLS MTU 的设置

请关注NE40E/80E/NE5000E/CX600/ME60产品上对MPLS MTU的分片机制。接口MPLS MTU只可能影响IP入MPLS时的流量转发，而且不同单板类型，处理方式不同。
不建议将接口MPLS MTU值设置过小，否则容易导致因IP分片影响性能，严重时甚至出现丢包现象。
如果将MPLS MTU配置比接口MTU大，MPLS MTU实际取值为接口MTU。
NNI端口的MTU值应该大于UNI端口的MTU值，用来保证可以满足UNI端口的所有标签的应用。
MPLS MTU的值不应该大于接口MTU的值。最好的方法就是通过更改接口MTU的值来增加MPLS MTU生效值，避免IP核心层设备不能支持更多的标签类型问题的出现。

MTU 问题处理通用思路

首先分析数据转发路径。
检查数据包传递的全路径上各设备的出接口MTU值，站点间传输设备的MTU值也需要检查。
逐段ping大包测试。大包长度分别为大于、小于、等于接口MTU值。如果ping长度大于接口MTU时不通，小于等于接口MTU时能通，可初步认为是MTU问题。
分析报文头格式，各类报文的格式可查阅相关的“速查表”。
根据出问题的报文的最大长度修改MTU。在修改MTU值时，需要注意华为路由器不同单板的MTU分片机制，并注意不同厂商设备MTU值的定义。
再次ping大包测试。

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