MTU概念深入讲解.docVIP

MTU概念详解 概述 在IP数据在网络上传输时，会涉及到MTU这个概念。MTU，即最大传输单元（Maximum Transport Unit），这是一个数据链路层的概念，指数据链路层对数据帧长度的限制。但是，MTU实际上限制的并非数据链路层数据帧的长度，而是数据链路层帧的载荷（Payload）部分的长度。以最常见的以太网为例，其帧格式如图 1所示，MTU限定的是数据部分的长度，根据RFC894（附后），对于以太网而言，MTU为1500 bytes，也即“数据（载荷）”部分的最大长度为1500 bytes。 图 1 数据链路帧格式 MTU详解 由于IP数据报在由IP层交由数据链路层传输时，要将包括IP报头和IP数据的内容作为数据链路层的载荷封装在数据链路帧中。因此，MTU实际上是限制了IP层中IP数据报的总长度，当IP数据报的总长度超过MTU时，即需要分片，若IP数据报头中设置了“不可分片”，则该报文将被丢弃，并产生ICMP差错报告。 图 2 IP数据报分片演示 图 2演示了一个长度为2000的IP数据报在经过以太网传输时的分片情况，由于MTU限制为1500 bytes，在以太网中传输时将被拆分为两个分片，每个分片包含首部的长度不超过1500 bytes。 抓包分析 在局域网中进行抓包，采用如下命令： C:\ ping -l 2000 10.137.135.191 由于指定的数据长度超过了以太网MTU的限制，在传输中会发生分片。对第一个分片的抓包结果如图 3所示。通过IP协议部分可见，该IP数据报为一个分片，且不为第一分片（More Fragments位被设置），首部长度20 bytes，总长1500 bytes。这里发现抓包得到数据链路帧的长度为1514 bytes，而非如图 1所示的1526 bytes。分析其原因：数据帧在到达物理网卡时，首先要去掉前导同步码和帧开始定界符，然后对帧进行CRC校验。只有CRC校验正确，才会将帧送到“设备驱动程序”进行进一步处理，此时抓包软件才能抓到数据，因此，Wireshark抓到的数据帧是去掉了前导同步码字段、帧开始定界符字段和帧校验和字段后的数据，因此抓包得到的数据帧总长为1514bytes。 图 3 指定长度2000的数据报第一分片抓包结果 进一步，对第二个分片进行分析，这个分片为ICMP包，其IP数据报长度为548 bytes，这其中包括原2000bytes的数据中剩余的520 bytes（上一分片传输了1480 bytes），加上分片的首部20bytes，以及ICMP的首部8bytes，因此该分片的IP数据层长度为20+8+520 = 548 bytes。该数据帧长度为548+14 = 562 bytes。 图 4 指定长度2000的数据报第二分片抓包结果 同样，我们还可通过抓包分析当IP数据报长度达不到最短帧长时的情况。采用如下命令： C:\ ping -l 0 10.137.135.191 这里我们指定发送了一个长度为0的ICMP请求报文。首先分析由对端发回的reply报文，如图 5所示。 图 5 指定长度0的数据报reply报文抓包结果 可以看到，IP数据报的长度为28 bytes，包含了20 bytes IP首部和8 bytes ICMP协议首部，数据部分长度为0。由于数据部分长度达不到数据链路层数据帧的最小长度（46 bytes），数据层对数据进行了填充（图中Trailer部分），最后的抓包得到的总帧长为60 bytes（46 bytes数据和14 bytes数据链路帧首部）。 图 6 指定长度0的数据报request报文抓包结果 抓包得到的request报文如图 6所示。从图中可以看到，IP数据报长度和reply报文相同，同样为28 bytes，但是得到的帧长仅为42 bytes，达不到数据链路帧的最小长度。分析其原因，可以看到与图 5的差别是没有Trailer填充字段部分。这说明了两点：1）当IP数据报达不到数据链路层最小长度要求时，是由数据链路层进行填充的；2）Wireshark对本机发出的数据抓包的处理权优先于数据链路层对数据帧的处理。 附：RFC894（已校对） IP 数据报通过以太网网络传输标准 (A Standard for the Transmission of IP Datagrams over Ethernet Networks) 1984年4月 本RFC文档描述了在以太网[2]中封装IP数据进行传输[1]的一种标准方法。本RFC文档描述的是ARPA网络社区的一种标准协议。 ??????????????????????????????? 1．介绍 本文适用于速率为10MB/S，采用48