TCP UDP包大小分析

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1.关于MTU 

 MTU最大传输单元,这个最大传输单元实际上和链路层协议有着密切的关系,EthernetII帧的结构DMAC+SMAC+Type+Data+CRC由于以太网传输电气方面的限制,每个以太网帧都有最小的大小64Bytes最大不能超过1518Bytes,对于小于或者大于这个限制的以太网帧我们都可以视之为错误的数据帧,一般的以太网转发设备会丢弃这些数据帧。



      由于以太网EthernetII最大的数据帧是1518Bytes这样,刨去以太网帧的帧头(DMAC目的MAC地址48bits=6Bytes + SMAC源MAC地址48bits=6Bytes + Type域2Bytes)14Bytes和帧尾CRC校验部分4Bytes那么剩下承载上层协议的地方也就是Data域最大就只能有1500Bytes这个值我们就把它称之为MTU

2.关于包大小

经上述分析TCP、UDP包大小应该是:

UDP 包的大小就应该是 1500 - IP头(20) - UDP头(8) = 1472(Bytes)
TCP 包的大小就应该是 1500 - IP头(20) - TCP头(20) = 1460 (Bytes)

如果传输层(TCP、UDP)数据包超过上述限制,由于以太网MTU的限制,数据包在网络层(IP)将发生分包,发送方IP层就需要将数据包分成若干片,而接收方IP层就需要进行数据报的重组。更严重的是,如果使用UDP协议,当IP层组包发生错误,那么包就会被丢弃。接收方无法重组数据报,将导致丢弃整个IP数据报。UDP不保证可靠传输;但是TCP发生组包错误时,该包会被重传,保证可靠传输。

 UDP数据报的长度是指包括报头和数据部分在内的总字节数,其中报头长度固定,数据部分可变。数据报的最大长度根据操作环境的不同而各异。从理论上说,包含报头在内的数据报的最大长度为65535字节(64K)。

我们在用Socket编程时,UDP协议要求包小于64K。TCP没有限定,TCP包头中就没有“包长度”字段,而完全依靠IP层去处理分帧。这就是为什么TCP常常被称作一种“流协议”的原因,开发者在使用TCP服务的时候,不必去关心数据包的大小,只需讲SOCKET看作一条数据流的入口,往里面放数据就是了,TCP协议本身会进行拥塞/流量控制。

不过鉴于Internet(非局域网)上的标准MTU值为576字节,所以建议在进行Internet的UDP编程时,最好将UDP的数据长度控制在548字节 (576-8-20)以内。

3.关于实际应用

   用UDP协议发送时,用sendto函数最大能发送数据的长度为:65535- IP头(20) - UDP头(8)=65507字节。用sendto函数发送数据时,如果发送数据长度大于该值,则函数会返回错误。

用TCP协议发送时,由于TCP是数据流协议,因此不存在包大小的限制(暂不考虑缓冲区的大小),这是指在用send函数时,数据长度参数不受限制。而实际上,所指定的这段数据并不一定会一次性发送出去,如果这段数据比较长,会被分段发送,如果比较短,可能会等待和下一次数据一起发送。



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感谢作者:掘金

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