分享案例之一：TCP
斜體部分位讀者的提問
你好，請教你一個問題，在用tcp通訊時，應用層每次傳送包的大小是儘量一個mtu以內呢還是無所謂？在行動網路下跟pc下分別如何？我的理解是tcp既然是流式的，並且自己會切包，超時重傳也是基於切要後的包（不像udp按照切完前），所以無所謂，不知道這樣理解是不是正確的？
TCP/IP
協議模組
，在應用層看來，就是自己的本地代理，代理自己與別的
計算機程式
通訊。
代理算好聽的，說難聽一點就是一群打雜的。TCP/IP將底層通訊有關的所有細節都大包獨攬了，留下有限幾個
介面函式
，讓應用層給自己發號施令（^_^）。
介面函式，經常被寫作
API
，API是
Application Programming Interface
的縮寫，如果沒有這些API介面，應用層如何對那些底層幹活的發號施令？
先假設應用層需要傳輸一個10M的檔案，應用層透過send（）介面函式傳送資料，問題來了，send（）最大可以接受多少位元組的資料？
這個是send（）函式的實現限制，太大了超過TCP的緩衝區肯定不行，最好每次傳送的資料不超過TCP緩衝區的一個單元的大小。
所以應用層會遵照send（）的大小限制，每次傳送的資料都在最大限度以內，這個算分片嗎？
算第一次分片，但是這個是無法避免的！但是這個過程耗費的資源比較少，只是順序讀取10M位元組過程，每次讀取的位元組長度有限制。
TCP接到send()傳送的位元組，會立馬保持原封不動傳送嗎？
不確定！
TCP會先將這些資料放在自己的倉庫（傳送
緩衝區
），至於什麼時候發，每次發多少，已經不是
應用層
所能左右的了。
TCP是基於位元組流傳送，可能將使用者的一次資料傳送砍成多個segment傳送，也可能將多次應用層的傳送合併在一個segment傳送。而決定TCP一次最大能發segment的大小則和MSS有關，而MSS最終和MTU有關。
終於說到了MTU，大家可能知道MTU是資料鏈路層對網路層的限制，以最常見的Ethernet鏈路為例，Ethernet MTU = 1500，這個意思是Ethernet Payload最大的尺寸不得超過1500位元組。這1500位元組包含Ethernet頭部、尾部嗎？
當然不包含！
那問題又來了，Ethernet幀如果加上4個位元組的802。1Q的頭部，
MTU =
1500 裡包含4位元組的802.1Q嗎？
包含！
這樣操作的話，意味著使用者的IP報文如果是1500位元組，新增一個802。1Q會變成1504，意味著需要分片處理！
分片是非常不利的選擇，當前網路所做的很多努力都是極力避免分片！
如何避免分片呢？
其實很簡單，凡是可能新增802。1Q介面將MTU = 1504，甚至1508，這樣即使新增1個、2個802。1Q頭，使用者1500位元組的IP報文也不會被分片。
Okay，再回到正題，大家有沒有思考過為何Ethernet要有MTU的限制？
Ethernet最初對IP報文也沒有什麼限制，IP報文最大可以有65535位元組長，但是發現Ethernet對於長報文無法可靠地傳輸，而將報文限制在一定的尺寸，Ethernet可以將報文大機率傳輸到目的地，於是就有了MTU這一限制措施，MTU是為了更可靠地傳輸資料。
既然物理硬體有了MTU的限制，那麼希望TCP/IP將這種硬性的限制措施，層層向上傳達，於是TCP選擇了MSS來限制傳送segment的大小。
MSS = MTU – IP Header – TCP Header = 1500 -20
-20 = 1460
TCP MSS真的可以避免分片嗎？
TCP連線的雙方依據本地
物理鏈路
的MTU，按照以上的公式計算出本地的MSS，然後雙方交換各自的MSS，雙方會選擇兩者中小的MSS來繼續通訊。但有沒有想過，如果路徑中的MTU比連線雙方的MTU都小，是不是分片就無法避免了？答案是肯定的！
這個時候必須分片，不分片就會丟，這是DF = 1的狀況，需要給源主機發送ICMP訊息，問題是ICMP訊息能到達源主機嗎？如果不能到達，通訊就會斷，即使TCP有重傳機制。
能到達源主機，源的TCP意識到這一點，會將重傳的
報文
重新切片，重新發送，這沒有什麼問題，只是耽誤一點時間而已。
DF = 0時，可以直接分片，儘管耗費很多分片的資源，到達目的地再重組，也要耗費一點資源。
問題是，沒有埠號的分片，經過安全裝置時，可能會遇到障礙，這同樣會造成通訊的障礙。
看，一旦分片造成多大的麻煩，麻煩意味著CPU資源的耗費，為了避免這些不必要的動作，只要不分片，一切都會變的簡單。
UDP
UDP是塊式訊息，UDP本身沒有任何分片的能力，也沒有任何重傳的能力，這些能力需要依賴應用層、IP層。
計算機網路
發展到今天，大家已經形成了一個共識，如果使用者的資料確實需要分片傳輸，務必保證分片的動作由應用層來完成，到達目的地由應用層將位元組流，再整理成有意義的訊息塊。
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