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IP分片--为什么单次最大传输1472个字节

news 来源：原创 2024/5/18 20:23:01

前言

在使用UDP传输的时候，每次接收的最大字节数为1472个字节，然后数据就会被分包，重新进行发送，在进行数据接收的时候，经常会遇到本次数据还没有接收完，数据就被分包的情况，那么为什么是1472个字节对数据进行分片呢，我们下面做一个详细的介绍。

首先要看TCP/IP协议，涉及到四层：链路层，网络层，传输层，应用层。　　
其中以太网（Ethernet）的数据帧在链路层

当我们应用程序用TCP/UDP传输数据的时候，数据被送入协议栈中，然后逐个通过每一层，直到最后到物理层将数据帧转换成比特流，送入网络。而在这个过程中，每一层都会对要发送的数据加一些首部信息。整个过程如下图，每层数据向下传输时都会进行封装，帧有效数据来源于上级网络层。

在这里插入图片描述
　
　如图可以看出，每一层数据是由上一层数据+本层首部信息组成的，其中每一层的数据，称为本层的协议数据单元，即PDU.

不同的协议层对数据包有不同的称谓，在传输层叫做段(segment)，在网络层叫做数据报(datagram)，在链路层叫做帧(frame)。数据封装成帧后发到传输介质上，到达目的主机后每层协议再剥掉相应的首部，最后将应用层数据交给应用程序处理。

我们再来看下以太网数据帧的格式

在这里插入图片描述

以太网帧的长度在64-1518字节之间。

最小数据帧：6（目的MAC） + 6（源MAC) +2(类型）+ 46（数据帧） + 4 （CRC) = 64 字节

最大数据帧：6（目的MAC） + 6（源MAC) +2(类型）+ 1500（数据帧） + 4 （CRC) = 1518 字节

UDP是面向数据报的传输层协议，即进程的每个输出操作刚好产生一个UDP数据报，并组装成一份待发送的IP数据报。

UDP数据报封装成IP数据报的格式如图所示：

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UDP首部格式如图所示：
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其次我们要了解什么是MTU，Maximum Transmission Unit（MTU）：最大传输单元。

MTU的含义: MAC帧内的数据(Payload)字段的最大长度。就是单次传输中能够传输的最大数据长度

对于以太网来说。其单次传输数据帧最大长度为1500字节

在应用程序中我们用到的数据Data的长度最大是多少，直接取决于底层的限制。

根据上面的知识，我们可以分析一下：

在链路层，由以太网的物理特性决定了数据帧的长度为64 (46＋18) ~ 1518 (1500＋18)，其中的18是数据帧的头和尾，也就是说数据帧的内容最大为1500(不包括帧头和帧尾)，即MTU(Maximum Transmission Unit)为1500；
在网络层，因为IP包的首部要占用20字节，所以这的MTU为1500－20＝1480；
在传输层，对于UDP包的首部要占用8字节，所以这的MTU为1480－8＝1472；

所以，在应用层，数据Data最大长度为1472。当我们的UDP包中的数据多于MTU(1472)时，发送方的IP层需要分片fragmentation进行传输，而在接收方IP层则需要进行数据报重组，由于UDP是不可靠的传输协议，如果分片丢失导致重组失败，将导致UDP数据包被丢弃。