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怎么理解TCP/IP协议中的MTU,窗口大小和mss的区别?

 昵称11935121 2018-08-25

MTU

Maximum Transmit Unit,最大传输单元,即物理接口(数据链路层)提供给其上层(通常是IP层)最大一次传输数据的大小;以普遍使用的以太网接口为例,缺省MTU=1500 Byte,这是以太网接口对IP层的约束,如果IP层有<=1500 byte 需要发送,只需要一个IP包就可以完成发送任务;如果IP层有> 1500 byte 数据需要发送,需要分片才能完成发送,这些分片有一个共同点,即IP Header ID相同。

MSS

Maximum Segment Size ,TCP提交给IP层最大分段大小,不包含TCP Header和 TCP Option,只包含TCP Payload ,MSS是TCP用来限制application层最大的发送字节数,是tcp能发送的分组的最大长度。

MSS是系统默认的,就是系统TCP/IP栈所能允许的最大包。在建立连接时,这个值已经被确定了,这个值并不是客观的值,而是由tcp/ip的实现确定的。

如果底层物理接口MTU= 1500 byte,则 MSS = 1500- 20(IP Header) -20 (TCP Header) = 1460 byte,如果application 有2000 byte发送,需要两个segment才可以完成发送,第一个TCP segment = 1460,第二个TCP segment = 540。

A (MTU 1500) <——Internet ——> (MTU 1492) B

TCP SYN消息,A 发送给B 的MSS= 1460,告诉B,B发给A最大segment 为1460 byte

TCP SYN消息,B发送给A的MSS= 1452,告诉A,A发给B最大segment 为1452 byte 。

但A最终能一次发给B多大的字节的segment呢???我们给它取名为:A_Send_MSS,取决于两个值,一个是B的通告MSS= 1452;另一个是本地物理接口MTU的限制:1500-20-20= 1460。取这两者较小的一个值,则

A_Send_MSS = minimum ( 1452, 1460) = 1452

同理可得

B_Send_MSS = minimum ( 1460,1452)=1452

可以看出这两者最后是相同的,所以可以得到以下结论,通信双方最终的MSS = 双方较小MTU- 40 。

Socket发送和接收缓冲区大小:按照我的理解,socket将TCP实现细节封装成API,Socket虽然不等于TCP,但TCP的 send_buffer 和 receive_buffer 应该和socket 等同,用C语言的说法,就是指针相同,用通俗语言来说就是,相同的内存地址段。接收缓冲区receive_buffer 大小等同于自己通告的window size; 至于send_buffer 大小会影响application放入发送缓冲区的速率,但是它应该不是瓶颈,所以不再讨论它。

TCP Window Size

如果A发送给B window size = 8192,意思是:B最多可以连续发送8192 byte 给A,在A ACK这8192 byte之前。那A的这个8192byte 怎么来的呢? 一般来说,8192byte就是A的接收缓区,A_Receive_Buffer= 8192,如果B不小心发送超过8192 byte,如果application没有及时取走,则超过8192 byte 数据可能会因为A_Receive_Buffer满而被丢弃,所以B会严格遵守A的 advertised window size,如果A通告的window = 0,则B一定不会发送数据。

Window Size 占两个byte,最大值为65535,看完下文你会发现它对对方发送速率影响很大。如果window size 是高速网络带宽的瓶颈,可以采用TCP Option scaling window 这个选项。

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