MTU 和 MSS 如何影响网络？

TCP是网络协议族的重要协议之一。 TCP是一种面向连接的可靠数据传输协议。 TCP 使用 MTU（最大传输单元）来标识任何数据包的最大大小，并使用 MSS（最大段大小）来指定可以通过网络发送的数据包的最大大小。在本文中，我们将讨论 MTU 和 MSS 的大小对网络的影响。

最大传输单位：

最大传输单元 (MTU) 是计算机网络中的一种度量，它表示网络设备将接受的最大数据包。大于 MTU 的数据包会被分割成更小的部分以便通过。这个过程称为分片，由网络层完成。如果不允许分段，路由器将丢弃任何超过 MTU 的数据包。

网络层的限制直接来自数据链路层。帧用于数据链路层，每个帧都有一个最大尺寸。

例如，以太网标准规定最大帧大小为 1518 字节。以太网报头长 18 个字节，为数据包提供 1500 个字节的工作空间。结果，数据包的 MTU 为 1500 字节。

最大传输单位

网络的 MTU 大小会对性能产生重大影响。

更大的 MTU 大小对网络的影响：

好处：

• 更大的 MTU 可以将更多数据放入更少的数据包中，从而实现更快、更高效的传输。
• 较低的开销与较大的 MTU 相关联。
• 对于相同数量的数据，更大的 MTU 需要处理更少的数据包。
• 较大的数据包会降低操作系统必须执行的处理量。

缺点：

• 大数据包在慢速链路上比小数据包占用更多带宽，导致后续数据包延迟时间更长并增加网络延迟。
• 增加 MTU 可能需要昂贵的硬件更改。
• 如果工作负载只发送小消息，则增加的 MTU 大小将无济于事。

较小的 MTU 大小对网络的影响：

好处：

• 当 MTU 较小时，网络延迟会减少。
• 较小的 MTU 大小改进了以太网的 CRC-32 算法，该算法用于数据的错误检测和纠正。

缺点：

• 更多的带宽被浪费在标头上。
• 操作系统的工作量增加。

最大段大小：

MSS（最大段大小）指定可以通过网络发送的数据包的最大大小。它是 TCP 标头的选项字段中的一个参数。几个标头附加到数据包中，每个标头都包含有关数据包源和目标的信息。数据包的非标头部分，通常称为有效载荷，由 MSS 测量。

注意：该值是一个段可以存储的最大数据量，不包括 TCP 标头。因此，如果 MSS 为 100，则实际的最大段大小可能是 120（对于标准 TCP 标头）甚至更大。

MSS 的值来源于 MTU 的值。考虑以下场景：您有 2460 字节的数据要发送。如果MTU为1500，IP头+TCP头为40字节，第一个IP包只能发送1460字节的数据。在第二个 IP 数据包中，将传递剩余的 1000 个字节。因此，如果 MSS = 1000，则 MTU 必须至少为 1040。

最大段大小

MSS 对网络的影响：

好处：

• 可以通过减小最大 TCP 数据包大小来减少网络延迟。
• MSS 通常在 TCP 三向握手期间确定。 MSS 不是为每个数据包协商的，而是为整个 TCP 会话协商的。
• 操作系统可用于设置或更改最大大小。

缺点：

• MSS 通常在 TCP 三向握手期间确定。如果 MSS 设置得太低，网络流量流会被分解成大量的小数据包，这会对性能产生负面影响。
• 超过网络上最大 MSS 的数据包将被简单地丢弃。