TCP/IP协议中，传输层如何获知网络层最大传输单元MTU的长度？

Posted 2021-04-25 车小胖谈网络

传输层协议TCP、UDP获得本地接口的MTU还是很简单的，只要通过简单的函数调用即可。可是，得到本地的MTU值并不能保证本地发出的IP报文，在通往目的地的路径上不被分片。

 

根据木桶理论，一个木桶能装多少水，不是由最高的木板来决定的，而是由最低的木板来决定的。同理，在通向目的地的路径上，决定传输最大单元尺寸是最小的路由器的MTU，而不是最大的MTU。

 

尽管获知通信双方之间路径最小MTU有一定难度，但是TCP协议还是决定用自己的方法来找到它。

 

TCP使用MSS option 在握手连接时，双方互相交换各自的MSS，然后双方约定使用两个MSS中的小者，但这种方法并不有效。

 

比如客户端MTU = 1500, 服务器端MTU = 1500，双方的MSS = 1460，双方就协商使用1460 byte 来传输TCP segment。

 

问题来了，客户端通向ISP的光纤路由器是PPPoE拨号，将会在正常的IP报文头添加8 byte的PPPoE头，相当于变相挤占了IP报文8 byte的空间，留给IP报文的MTU = 1500 -8 =1492，那么客户端与服务器的1500 byte 的IP报文最终会被分片。

 

如何探测路径中的最小的MTU？

只要让IP报文设置DF= 1即可，这样一旦需要分片而无法分片，会发送错误消息通知源。源主机就会获悉最小的MTU的数值，源主机的IP层会记录一条特殊的主机路由，这条主机路由通向唯一的目的地，并标注其最小MTU，这样以后和该目的地主机的通信将使用该最小MTU。

 

同时，源主机IP层会通过消息通知的方式，通知TCP关于路径中最小MTU，这样该TCP session会相应地减小自己的最大传输单元。

 

这种方法固然好，但是由于某些路由器可能禁止了ICMP错误通知功能，动态路径MTU检测，往往造成通信障碍。

 

Windows 10 统一使用 MTU = 1300的方法，可能是一个较好的方法，可以避免99%+以上网络场景的分片。