网络数据包最大长度 MTU 分片科普

1、数据链路层对数据帧的长度都有一个限制，也就是链路层所能承受的最大数据长度，这个值
称为最大传输单元，即MTU。以以太网为例，这个值通常是1500字节。

2、对于IP数据包来讲，也有一个长度，在IP包头中，以16位来描述IP包的长度，也就是说，
一个IP包，最长可能是65535字节。

3、结合以上两个概念，第一个重要的结论就出来了，如果IP包的大小，起过了MTU值，那么就需要
分片，也就是把一个IP包分为多个，这个概念非常容易理解，一个载重5T的卡车，要拉10T的货，它
当然就得分几次来拉了。

4、IP分片是很多资料常讲的内容，但是我倒是觉得分不分片其实不重要，重要的是另一个东西。一个
数据包穿过一个大的网络，它其间会穿过多个网络，每个网络的MTU值是不同的。我们可以设想，如果
接受/发送端都是以太网，它们的MTU都是1500，我们假设发送的时候，数据包会以1500来封装，然而，
不幸的是，传输中有一段X.25网，它的MTU是576，这会发生什么呢？我想，这个才是我们所关心的。
当然，结论是显而易见的，这个数据包会被再次分片，咱开始用火车拉，到了半路，不通火车，只通汽车，
那一车货会被分为很多车……仅此而已，更重要的是，这种情况下，如果IP包被设置了“不允许分片标志”，那
会发生些什么呢？对，数据包将被丢弃，然事收到一份ICMP不可达差错，告诉你，需要分片！
这个网络中最小的MTU值，被称为路径MTU，我们应该有一种有效的手段，来发现这个值，最笨的方法或许是先
用traceroute查看所有节点，然后一个个ping……

5、到了传输层，也会有一个最大值的限制，当然，对于只管发，其它都不管的UDP来说，不再我们讨论之列。这里
说的是TCP协议。说到大小，或许会让人想到TCP著名的滑动窗口的窗口大小，它跟收发两端的缓存有关，这里讨论
的是传输的最大数据包大小，所以，它也不在讨论之列。
TCP的选项字段中，有一个最大报文段长度（MSS），表示了TCP传往另一端的最大数据的长度，当一个连接立时，连接
的双方都要通告各自的MSS，也就是说，它说是与TCP的SYN标志在一起的。当然，对于传输来讲，总是希望MSS越大越好，
现在超载这么严重，谁家不希望多拉点货……但是，MSS总是有个限制的，也就是MTU-IP头长度-TCP头长度，对于以太网来讲
它通常是1500-20-20=1460，虽然总是希望它能很大(如1460)，但是大多数BSD实现，它都是512的倍数，如1024……

6、回到分片上来，例如，在Win2000下执行如下命令：
ping 192.168.0.1 -l 1473

按刚才的说法，1473+20(ip头)+8(icmp头)=1501，则好大于1500，它会被分片，但是，我们关心的是：

这个数据包会被怎么样分法？
可以猜想，第一个包是
以太头+IP头+ICMP头+1427的数据；
那第二个分片包呢？
它可以是：
以太头+IP头+ICMP头+1个字节的数据
或者是：
以太头+IP头+1个字节的数据
也就是省去ICMP头的封装，当然，IP头是不可以省的，否则怎么传输了……

事实上，TCP/IP协议采用的是后一种封装方式，这样，一次可以节约8个字节的空间。IP包头中，用了三个标志来描述一个分片包：
1、分片标志：如果一个包被分片了，被置于1，最后一个分片除外；——这样，对于接收端来讲，可以根据这个标志位做为重组的重
要依据之一；
2、分片偏移标志：光有一个标志位说明“自己是不是分片包”是不够的，偏移标志位说明了自己这个分片拉于原始数据报的什么位置，
很明显，这两个标志一结合，就很容易重组分片包了。
3、不允许分片标志：如果数据包强行设置了这个标志，那么在应该分片的时候，…… err，刚才已经说过了

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