“最大传输单元”你真的知道吗?

通信术语 最大传输单元(Maximum Transmission Unit,MTU)是指一种通信协议的某一层上面所能通过的最大数据包大小(以字节为单位)。最大传输单元这个参数通常与通信接口有关(网络接口卡、串口等)。

因为协议数据单元的包头和包尾的长度是固定的,MTU越大,则一个协议数据单元的承载的有效数据就越长,通信效率也越高。MTU越大,传送相同的用户数据所需的数据包个数也越低。

MTU也不是越大越好,因为MTU越大, 传送一个数据包的延迟也越大;并且MTU越大,数据包中 bit位发生错误的概率也越大。

MTU越大,通信效率越高而传输延迟增大,所以要权衡通信效率和传输延迟选择合适的MTU。

以以太网传送IPv4报文为例。MTU表示的长度包含IP包头的长度,如果IP层以上的协议层发送的数据报文的长度超过了MTU,则在发送者的IP层将对数据报文进行分片,在接收者的IP层对接收到的分片进行重组。

这里举一个具体的例子说明IP包分片的原理。以太网的MTU值是1500 bytes,假设发送者的协议高层向IP层发送了长度为3008 bytes的数据报文,则该报文在添加20 bytes的IP包头后IP包的总长度是 3028 bytes,因为3028 > 1500,所以该数据报文将被分片,

注意:分片时仅仅对上层的数据进行分片,不需要对原来的IP首部分片,所以要分片的数据长度只有3008,而不是3028. 这特别容易出错。

分片过程如下:

  1. 首先计算最大的IP包中IP净荷的长度 =MTU-IP包头长度=1500-20= 1480 bytes。
  1. 然后把3008 bytes按照1480 bytes的长度分片,将要分为3片,3008= 1480+1480+48。
  1. 最后发送者将为3个分片分别添加IP包头,组成3个IP包后再发送,3个IP包的长度分别为1500 bytes、1500 bytes和 68 bytes。

从以上分片例子可以看出第一、二个分片包组成的IP包的长度都等于MTU即1500 bytes。

在网络通讯中,需要尽量避免发生分片和重组,因为分片重组对网络性能影响较大。数据包发送时选择合适的MTU大小对提高通讯性能很有必要。MTU大小的选择有协议协商方式,通过全路径的MTU发现机制,找到整条路径的最小MTU(也就是路径MTU),然后报文发送式小于等于路径MTU,这就避免了数据传输过程中产生分片,从而提高数据转发性能。MTU的协议发现机制由于安全等方面的原因,并不能总是生效,这时候就需要根据网络的特性选择合理的MTU。如果在报文传送过程中分片是不可避免的,那么要想办法让重组尽量在终端进行,避免在转发路径中进行。

路径最大传输单元

在因特网协议中,一条因特网传输路径的”路径最大传输单元”被定义为从源地址到目的地址所经过”路径”上的所有IP跳的最大传输单元的最小值。或者从另外一个角度来看,就是无需进一步分片就能穿过这条”路径”的传输单元的最大值。

RFC 1191描述了”路径最大传输单元发现方法”,这是一种确定两个IP主机之间路径最大传输单元的技术,其目的是为了避免IP分片。在这项技术中,源地址将数据报的DF(Don’t Fragment,不要分片)位置位,再逐渐增大发送的数据报的大小–路径上任何需要将分组进行分片的设备都会将这种数据报丢弃并返回一个”数据报过大”的ICMP响应到源地址–这样,源主机就”学习”到了不用进行分片就能通过这条路径的最大的最大传输单元了。

不幸的是,越来越多的网络封杀了ICMP的传输(譬如说为了防范DDOS攻击)–这使得路径最大传输单元发现方法不能正常工作,其常见表现就是一个连接在低数据流量的情况下可以正常工作,但一旦有大量数据同时发送,就会立即挂起(例如在使用IRC的时候,客户会发现在发送了一个禁止IP欺骗的ping之后就得不到任何响应了,这是因为该连接被大量的欢迎消息堵塞了)。而且,在一个使用因特网协议的网络中,从源地址到目的地址的”路径”常常会为了响应各种各样的事件(负载均衡、拥塞、断电等等)而被动态地修改–这可能导致路径最大传输单元在传输过程中发生改变–有时甚至是反复的改变。其结果是,在主机寻找新的可以安全工作的最大传输单元的同时,更多的分组被丢失掉了。

对于时下大多数使用以太网的局域网来说,最大传输单元的值是1500字节。但是像PPPoE这样的系统会减小这个数值,这就使得在使用最大传输单元发现方法时可能会产生这样的结果:一些处于配置不当的防火墙之后的站点变得不可达了。对于这种情况,还是可能找到变通的方法的,但这取决于你控制的是网络的哪一部分。这些方法包括改变用来在防火墙一端建立TCP连接的第一个分组的MSS(Maximum Segment Size,最大分段大小)。

对于一些支持老版本以太网协议的IBM系统(例如XSeries),可能只有在把最大传输单元设为1492之后才能在当下常见的局域网上进行运作。

如何检测网关的MTU

在本机打开dos窗口,执行: ping -f -l 1472 192.168.0.1 其中192.168.0.1是网关IP地址,1472是数据包的长度。请注意,上面的参数是”-l”(小写的L),而不是”-1″。 如果能ping通,表示数据包不需要拆包,可以通过网关发送出去。 如果出现: Packet needs to be fragmented but DF set. 表示数据包需要拆开来发送。此时,减少数据包长度,再执行上面的ping命令。从1400到1472之间多试几次,就能找到合适的数据包长度了。把数据包长度加上数据包头28字节,就得到MTU的值。 如果检测到网关的MTU值是1500,不需要修改。 如果网关有防火墙ping不通,可以试试直接把MTU设为1400。

如何修改本机的MTU

修改方法如下:

Windows平台下

1、运行regedit

2、打开:HKEY_LOCAL_MACHINESYSTEMCurrentControlSetServicesTcpipParametersInterfaces

3、Interfaces下有多个子项,每个子项对应一个网卡。请按如下方法选择网卡:

A、确定本机用来连接Internet的网卡或拨号连接的IP,如192.168.0.19;

B、用鼠标点击Interfaces上的子项,查看键值列表中的IPAddress项;

C、如果IPAddress的键值与A中的IP相同,即192.168.0.19,则该子项就是要找的网卡。

4、进入该子项,在右边的窗口里按鼠标右键,选择”新建”->”DWORD 值”,输入名称”MTU”,按回车。再用鼠标双击”MTU”,弹出修改窗口,填入MTU的值(一般为十进制的1480)。

填写前请先把基数设为十进制。 设置好后,需要重启机器才能生效。

Windows 7(XP、Vista未实测)

1、使用管理员权限运行cmd

2、使用netsh interface ipv4 show subinterfaces命令看看MTU以及本地连接名称。

3、使用netsh interface ipv4 set subinterface “本地连接” mtu=1000 store=persistent

(注:这里的连接名是你使用上面命令看到的MTU值对应的这个连接名,他在右边显示。)

附:1、此方法不用重启;2、如是ipv6就将上面的ipv4改成ipv6

Linux下可使用如下命令修改 需要root权限

ifconfig网卡MTU值

如 ifconfig eth0 mtu 1460

MaxMTU是最大的TCP/IP传输单元,在TCP/IP协议中,将要传输的数据分成较小的组进行传输,每个组的大小为576字节。Windows默认的字节为1500,这是以太网的分组标准。ADSL使用的 PPPoE略小于这个数值,一般为1492。而某些网站采用的MaxMTU大于1492,所以,可能导致某些网页不能访问。修改Windows默认的MaxMTU可以解决这个问题。不论是 PC机上安装的PPPoE软件或者是内置在Modem的 PPPoE软件,在使用中都有可能遇到这个问题。 如果使用路由器出现此种情况, 请在防火墙配置 => 基本设定 里, 将MTU改为手工, 设置为 1492 即可. 那如何确定路由器从ISP获得的 MTU 为 1500, 请见附件圈出的位置.

网络中一些常见链路层协议MTU的缺省数值如下:

FDDI协议:4352字节

以太网(Ethernet)协议:1500字节

PPPoE(ADSL)协议:1492字节

X.25协议(Dial Up/Modem):576字节

Point-to-Point:4470字节

如果在IP层要传输一个数据报比链路层的MTU还大,那么IP层就会对这个数据报进行分片。一个数据报会被分为若干片,每个分片的大小都小于或者等于链路层的MTU值。当同一网络上的主机互相进行通信时,该网络的MTU对通信双方非常重要。但当主机间要通过很多网络才能通信时,对通信双方最重要的是通信路径中最小的MTU,因为在通信路径上不同网络的链路层MTU不同。通信路径中最小的MTU被称为路径MTU。

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