UDP/TCP包的大小限制知多少
一、MTU 簡(jiǎn)述 - 分包后數(shù)據(jù)包最大長(zhǎng)度
1、定義
Maximum Transmission Unit（最大可傳輸單元） 的縮寫(xiě)，它的單位是字節(jié)。在*數(shù)據(jù)鏈路層*定義一個(gè)數(shù)據(jù)包穿過(guò)一個(gè)大的網(wǎng)絡(luò)，它其間會(huì)穿過(guò)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)的 MTU 值是不同的。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中最小的 MTU 值，被稱為路徑 MTU。假設(shè)：我們的接受/發(fā)送端都是以太網(wǎng)，它們的 MTU 都是 1500，我們發(fā)送的時(shí)候，數(shù)據(jù)包會(huì)以 1500 來(lái)封裝，然而，不幸的是，傳輸中有一段X.25網(wǎng)，它的 MTU 是 576，這會(huì)發(fā)生什么呢？結(jié)論是顯而易見(jiàn)的，這個(gè)數(shù)據(jù)包會(huì)被再次分片，更重要的是，這種情況下，如果 IP 包被設(shè)置了“不允許分片標(biāo)志”，那會(huì)發(fā)生些什么呢？對(duì)，數(shù)據(jù)包將被丟棄，然事收到一份ICMP不可達(dá)差錯(cuò)，告訴你，需要分片！很顯然，MTU 值設(shè)置得過(guò)大或過(guò)小，都會(huì)在一定程度上影響我們上網(wǎng)的速度。在應(yīng)用程序中我們用到的 Data 的長(zhǎng)度最大是多少，直接取決于底層的限制，即：MTU
以太網(wǎng)（Ethernet）的 數(shù)據(jù)幀 在鏈路層 IP包在網(wǎng)絡(luò)層 TCP或UDP包在傳輸層 TCP或UDP中的數(shù)據(jù)（Data)在應(yīng)用層它們的關(guān)系是數(shù)據(jù)幀｛IP包｛TCP或UDP包｛Data｝｝｝
2、網(wǎng)絡(luò)中 MTU 值的由來(lái)：
1>、最大值：
對(duì)于 IP 數(shù)據(jù)包來(lái)講，在 IP 包頭中，以兩個(gè)字節(jié)（16 位）來(lái)描述 IP 包的長(zhǎng)度，也就是說(shuō)，一個(gè) IP 包，最長(zhǎng)可能是 65535字節(jié)（64K）。那么加上以太網(wǎng)幀頭和尾，一個(gè)以太網(wǎng)幀的大小就是：65535 + 14 + 4 = 65553，看起來(lái)似乎很完美，發(fā)送方也不需要拆包，接收方也不需要重組但，使用最大值真的可以嗎？我們往下看2>、最佳值的推導(dǎo)：
a>、按最大值來(lái)推算：IP 數(shù)據(jù)包按最大值65535字節(jié) 來(lái)算，假設(shè)我們現(xiàn)在的帶寬是：100Mbps，因?yàn)橐蕴W(wǎng)幀是傳輸中的最小可識(shí)別單元，再往下就是0101所對(duì)應(yīng)的光信號(hào)了，所以我們的一條帶寬同時(shí)只能發(fā)送一個(gè)以太網(wǎng)幀。如果同時(shí)發(fā)送多個(gè)，那么對(duì)端就無(wú)法重組成一個(gè)以太網(wǎng)幀了，在100Mbps的帶寬中（假設(shè)中間沒(méi)有損耗），我們計(jì)算一下發(fā)送這一幀需要的時(shí)間：(65553*8)/(100*1024*1024)≈0.005(s) 在100M網(wǎng)絡(luò)下傳輸一幀就需要5ms，也就是說(shuō)這5ms其他進(jìn)程發(fā)送不了任何數(shù)據(jù)。如果是早先的電話撥號(hào)，網(wǎng)速只有2M的情況下：
(65553*8)/(2*1024*1024)≈0.100(s) 100ms，這簡(jiǎn)直是噩夢(mèng)。其實(shí)這就像紅綠燈，時(shí)間要設(shè)置合理，交替通行，不然同一個(gè)方向如果一直是綠燈，那么另一個(gè)方向就要堵成翔了。小知識(shí)：
Mbps，其全稱為 Million bits per second，意為每秒傳輸百萬(wàn)位（比特）數(shù)量的數(shù)據(jù)而這里的 bit（比特，1比特等于1個(gè)位）是表示數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)的最小單位。1 字節(jié) = 8 比特，所以有 65553 * 8b>、既然大了不行，那設(shè)置小一點(diǎn)可以么？假設(shè) MTU 值設(shè)置為100，那么單個(gè)幀傳輸?shù)臅r(shí)間，在 2Mbps 帶寬下需要：
(100*8)/(2*1024*1024)*1000≈5(ms) 時(shí)間上已經(jīng)能接受了，問(wèn)題在于，不管 MTU 設(shè)置為多少，以太網(wǎng)頭幀尾大小是固定的，都是14 + 4，所以在 MTU 為 100 的時(shí)候，一個(gè)以太網(wǎng)幀的傳輸效率為：
(100-14-4)/100=82% 寫(xiě)成公式就是：
( T - 14 - 4 ) / T，當(dāng)T趨于無(wú)窮大的時(shí)候，效率接近100%，也就是MTU的值越大，傳輸效率最高，但是基于上一點(diǎn)傳輸時(shí)間的問(wèn)題，來(lái)個(gè)折中的選擇吧，既然頭加尾是18，那就湊個(gè)整來(lái)個(gè)1500，總大小就是1518，傳輸效率：1500/1518=98.8% 100Mbps傳輸時(shí)間：
(1518*8)/(100*1024*1024)*1000=0.11(ms) 2Mbps傳輸時(shí)間：
(1518*8)/(2*1024*1024)*1000=5.79(ms) 總體上時(shí)間都還能接受。故，得出 MTU 為 1500字節(jié) 這個(gè)經(jīng)驗(yàn)值。
3>、最佳值：
在 Ethernet 中，MTU 為1500字節(jié);
在 FDDI 中，MTU 為 4352字節(jié);在 IP over ATM 中，MTU 為 9180字節(jié)。其實(shí)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 以太網(wǎng) 數(shù)據(jù)幀大小是：1518，頭信息有 14 字節(jié)，尾部校驗(yàn)和 FCS 占了 4 字節(jié)
4>、最小值：
最小值被限制在 64 =*46*(IP包大小) + 14 (以太網(wǎng)頭) + 4 (尾部校驗(yàn)和 FCS)為什么是 64 呢？這個(gè)其實(shí)和以太網(wǎng)幀在半雙工下的碰撞有關(guān)，感興趣的同學(xué)可以自行去搜索。
5>、碎片與特大數(shù)據(jù)包：
在以太網(wǎng)中，數(shù)據(jù)包的大小范圍是在 64—1518 字節(jié)之間，如果除去頭部開(kāi)銷，則實(shí)際的數(shù)據(jù)大小為 46—1500 字節(jié)之間。一般情況下，數(shù)據(jù)包的大小都是在這個(gè)范圍內(nèi)，如果數(shù)據(jù)包小于64字節(jié)，稱為碎片；而如果大于1518字節(jié)，稱為特大數(shù)據(jù)包。這兩種類型的數(shù)據(jù)包都是非正常的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，它們將影響網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。無(wú)論是碎片或特大數(shù)據(jù)包，都會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)故障的發(fā)生。所以，我們?cè)趯?duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析的時(shí)候，對(duì)數(shù)據(jù)包大小的判斷也是不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)。
6>、發(fā)送小于最小值的包，會(huì)出現(xiàn)什么情況呢？
正常接收：在用 UDP 局域網(wǎng)通信時(shí)，經(jīng)常發(fā)生 “Hello World” 來(lái)進(jìn)行測(cè)試，但是 “Hello World” 并不滿足最小有效數(shù)據(jù) (46) 的要求，為什么小于 46 個(gè)字節(jié)，對(duì)方仍然可用收到呢？因?yàn)樵?鏈路層 的 MAC 子層中會(huì)進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)齊，不足 46 個(gè)字節(jié)的用 0 補(bǔ)齊。收不到數(shù)據(jù)：
但當(dāng)服務(wù)器在公網(wǎng)，客戶端在內(nèi)網(wǎng)，發(fā)生小于 46 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，就會(huì)出現(xiàn)接收端收不到數(shù)據(jù)的情況。
7>、應(yīng)用層 TCP/UDP 發(fā)送的源數(shù)據(jù)大小限制
小知識(shí)：TCP 包頭中，是沒(méi)有對(duì) 數(shù)據(jù)包總大小 的定義 - 數(shù)理論上沒(méi)有大小限制。UDP 包頭中，用兩個(gè)字節(jié)（28=16bits） 來(lái)定義 數(shù)據(jù)包的總大小 -- 2^16 =65535字節(jié)**即：***64k**1、****TCP**** 是以數(shù)據(jù)流形式傳輸數(shù)據(jù)，所以使用send函數(shù)理論上沒(méi)有大小限制。一般數(shù)據(jù)包太長(zhǎng)的話會(huì)進(jìn)行多次拆包傳輸，數(shù)據(jù)包短的話會(huì)放到下一次數(shù)據(jù)傳輸時(shí)發(fā)送。2、UDP協(xié)議發(fā)送時(shí)，用sendto函數(shù)最大能發(fā)送數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度為：65535- IP頭(20) - UDP頭(8)＝65507字節(jié)。用 sendt o函數(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，如果發(fā)送數(shù)據(jù)長(zhǎng)度大于該值，則函數(shù)會(huì)返回錯(cuò)誤3、UDP協(xié)議分成若干個(gè)包發(fā)送，會(huì)發(fā)送整個(gè)數(shù)據(jù)丟失問(wèn)題如果數(shù)據(jù)小于65507字節(jié)，則：按照 MTU 的值進(jìn)行分包，分成若干個(gè)包，然后發(fā)送出去；而 接收方 IP 層就需要進(jìn)行數(shù)據(jù)報(bào)的重組。當(dāng) IP 層組包發(fā)生錯(cuò)誤，那么包就會(huì)被丟棄。接收方無(wú)法重組數(shù)據(jù)報(bào)，將導(dǎo)致丟棄整個(gè) IP 數(shù)據(jù)報(bào)。
3、OSI 七層結(jié)構(gòu)：
OSI模型功能主要協(xié)議單位| 應(yīng)用層 | 文件傳輸，電子郵件，文件服務(wù)，虛擬終端 | Telnet、FTP，HTTP(S)，SNMP，TFTP，SMTP，DNS | 數(shù)據(jù)流 |
| 表示層 | 數(shù)據(jù)格式化，代碼轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)加密 | CSS、GIF、HTML、JSON、XML | 數(shù)據(jù)流 |
| 會(huì)話層 | 解除或建立與別的接點(diǎn)的聯(lián)系 | FTP、SSH、TLS、HTTP(S)、SQL | 數(shù)據(jù)流 |
| 傳輸層 | 提供端對(duì)端的接口 | TCP，UDP | 數(shù)據(jù)段 |
| 網(wǎng)絡(luò)層 | 為數(shù)據(jù)包選擇路由 | IP，ICMP，RIP，OSPF，BGP，IGMP | 數(shù)據(jù)包 |
| 數(shù)據(jù)鏈路層 | 傳輸有地址的幀以及錯(cuò)誤檢測(cè)功能 | MTU、SLIP，CSLIP，PPP，ARP，RARP，802.2、HDLC | 幀 |
| 物理層 | 以二進(jìn)制數(shù)據(jù)形式在物理媒體上傳輸數(shù)據(jù) | ISO2110，IEEE802，IEEE802.2，V.35，EIA/TIA-232 | 比特流 |
img網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程：**在 **傳輸層**，切割成 *數(shù)據(jù)段*；**在 **網(wǎng)絡(luò)層**，打成 IP 包 *數(shù)據(jù)包*；**在 **數(shù)據(jù)鏈路層**，切割成 *數(shù)據(jù)幀*。**在 **物理層**，轉(zhuǎn)變成 *比特流*。
二、計(jì)算 udp 或 tcp 包的最佳大小：
img從上圖可知：本地 MTU 值 = 1500，那么：UDP 包的大小: 1500 - IP頭(20) - UDP頭(8) = 1472(Bytes)TCP 包的大小: 1500 - IP頭(20) - TCP頭(20) = 1460 (Bytes)
三、MTU 對(duì) UDP、TCP 的影響
1、MTU 對(duì) UDP 的影響：
一旦 UDP 攜帶的數(shù)據(jù)超過(guò)1472（1500-20（IP首部）-8（UDP首部）），那么 UDP 數(shù)據(jù)就會(huì)在網(wǎng)絡(luò)層被分成多個(gè)IP 數(shù)據(jù)報(bào)既：發(fā)送方 IP 層就需要將數(shù)據(jù)包分成若干片，而接收方 IP 層就需要進(jìn)行數(shù)據(jù)報(bào)的重組。更嚴(yán)重的是，如果使用 UDP 協(xié)議，當(dāng) IP 層組包發(fā)生錯(cuò)誤，那么包就會(huì)被丟棄。接收方無(wú)法重組數(shù)據(jù)報(bào)，將導(dǎo)致丟棄整個(gè) IP 數(shù)據(jù)報(bào)。UDP不保證可靠傳輸；但是 TCP發(fā)生組包錯(cuò)誤時(shí)，該包會(huì)被重傳，保證可靠傳輸。
2、MTU 對(duì) TCP 的影響：
TCP 的一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)也不可能無(wú)限大，還是受制于 MTU，TCP 單個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)的最大消息長(zhǎng)度，稱為 MSSTCP 在建立連接的過(guò)程中，雙方會(huì)進(jìn)行 MSS 協(xié)商最理想的情況下，MSS 的值正好是在 IP 不會(huì)被分片處理的最大長(zhǎng)度（這個(gè)長(zhǎng)度受限于數(shù)據(jù)鏈路層的 MTU）雙方在發(fā)送 SYN 的時(shí)候會(huì)在 TCP 的頭部寫(xiě)入字節(jié)能支持的 MSS 值然后雙方得知對(duì)方的 MSS 值之后，選擇較小的作為最終 MSSMMS 的值就在 TCP 首部的 40 字節(jié)變長(zhǎng)選項(xiàng)中（kind=2）MTU 通過(guò)限制 MSS（單個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)的最大消息長(zhǎng)度） 的取值，來(lái)限制單個(gè) TCP 包的長(zhǎng)度
3、MTU 和 MSS的關(guān)系
MTU：最大傳輸單元，由不同的數(shù)據(jù)鏈路層對(duì)應(yīng)物理層產(chǎn)生的（硬件規(guī)定），以太網(wǎng)的MTU＝1500MSS：最大分節(jié)大小，為 TCP 數(shù)據(jù)包每次傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)分段大小MSS 的取值受限于 MTU
四、如何測(cè)出當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)最佳MTU值
1、首先，我們必須明白什么才是最佳的 MTU 值。
1）當(dāng)本地 MTU 值 > 網(wǎng)絡(luò) MTU 值，網(wǎng)絡(luò)會(huì)進(jìn)行拆包，這樣一來(lái)數(shù)據(jù)包數(shù)量增多，二來(lái)也增加了拆包組包的時(shí)間2）當(dāng)本地 MTU 值 < 網(wǎng)絡(luò) MTU 值，雖然可以直接傳輸，但是卻沒(méi)有完全利用網(wǎng)絡(luò)的性能，沒(méi)有發(fā)揮出最大傳輸能力因此，設(shè)置最合適的本地 MTU 值，就是要讓本地 MTU 值 = 網(wǎng)絡(luò) MTU 值。
2、小知識(shí)：
如果 MTU 過(guò)大，在碰到路由器時(shí)會(huì)被拒絕轉(zhuǎn)發(fā)，因?yàn)樗荒芴幚磉^(guò)大的包。如果太小，因?yàn)閰f(xié)議一定要在包(或幀)上加上包頭，那實(shí)際傳送的數(shù)據(jù)量就會(huì)過(guò)小，這樣也劃不來(lái)。大部分操作系統(tǒng)會(huì)提供給用戶一個(gè)默認(rèn)值，該值一般對(duì)用戶是比較合適的。
3、怎樣才能知道自己的當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的 MTU 值是多少呢？
下面便來(lái)介紹測(cè)試方法。步驟一：打開(kāi)命令提示符窗口輸入以下命令（建議直接復(fù)制，以免誤將小寫(xiě)字母 l 寫(xiě)為數(shù)字 1），回車。ping -l 1480 -f www.baidu.com這條命令的意思是向 www.baidu.com（百度主頁(yè)）發(fā)送一個(gè)探測(cè)請(qǐng)求，請(qǐng)求將一個(gè)不允許分割的 1480 字節(jié)的數(shù)據(jù)包發(fā)送出去。步驟二：
若是出現(xiàn)傳輸失敗，提示需要拆分?jǐn)?shù)據(jù)包的情況，則說(shuō)明當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的 MTU 值要比指定的 1480 小，因此我們就適當(dāng)調(diào)小數(shù)據(jù)包的大小，再發(fā)送一條類似的命令若是出現(xiàn)傳輸成功，則說(shuō)明當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的 MTU 值比 輸入的 要大。于是我們需要稍微調(diào)大數(shù)值，以便求得最為精確的網(wǎng)絡(luò) MTU 值步驟三：
如此這般，通過(guò)不斷修正數(shù)據(jù)包的大小，我們可以最終得到當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的 MTU 值。
img4、ping 命令使用的是 ICMP 協(xié)議
ping命令使用的，既不是 tcp 報(bào)文，也不是 udp 報(bào)文它用的是ICMP協(xié)議，與 IP 協(xié)議同級(jí)，屬于網(wǎng)絡(luò)層，位于 tcp、udp（傳輸層）的下一層。【應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層】5、計(jì)算結(jié)果分析
最后測(cè)試得出：最大數(shù)據(jù)傳輸為 1472 字節(jié)的數(shù)據(jù)包，則：MTU= 1472 + 20字節(jié) IP 首部 + 8字節(jié) ICMP 首部 =1500 字節(jié)審核編輯：湯梓紅
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發(fā)表于 08-08 14:34
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UDP/TCP包的大小限制是多少？
結(jié)論是顯而易見(jiàn)的，這個(gè)數(shù)據(jù)包會(huì)被再次分片，更重要的是，這種情況下，如果 IP 包被設(shè)置了“不允許分片標(biāo)志”，那會(huì)發(fā)生些什么呢？
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TCP與UDP基本區(qū)別 基于連接與無(wú)連接 TCP要求系統(tǒng)資源較多，UDP較少； UDP程序結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單 流模式（
UDP分片和丟包與TCP效果對(duì)比
UDP(用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議)和TCP(傳輸控制協(xié)議)在很多方面都有顯著的區(qū)別。總體來(lái)說(shuō)，TCP更適合需要可靠傳輸?shù)膽?yīng)用，例如網(wǎng)頁(yè)瀏覽、電子郵件等，而UDP則更適合對(duì)速度有高要求，但對(duì)數(shù)據(jù)完
UDP與TCP的主要區(qū)別 UDP能否像TCP一樣實(shí)現(xiàn)可靠傳輸？
UDP與TCP的主要區(qū)別 UDP能否像TCP一樣實(shí)現(xiàn)可靠傳輸？TCP如何實(shí)現(xiàn)可靠性傳輸？ UDP
udp是什么意思 簡(jiǎn)述TCP與UDP的區(qū)別和聯(lián)系
UDP (User Datagram Protocol) 是一種在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中使用的傳輸層協(xié)議。它與TCP (Transmission Control Protocol) 一樣，都是在因特網(wǎng)協(xié)議套件
TCP協(xié)議與UDP協(xié)議的區(qū)別
。 UDP（用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議） ： 無(wú)連接 ：UDP不建立連接，數(shù)據(jù)可以直接發(fā)送，不需要任何握手過(guò)程。 不可靠性 ：UDP不保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸，數(shù)據(jù)包可能會(huì)丟失，不會(huì)重傳。 2. 數(shù)據(jù)傳
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