IP数据包长度

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   
IP包在网络层   
TCP或UDP包在传输层   
TCP或UDP中的数据(Data)在应用层   
它们的关系是 数据帧{IP包{TCP或UDP包{Data}}}   
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在应用程序中我们用到的Data的长度最大是多少,直接取决于底层的限制。   
我们从下到上分析一下:   
1.在链路层,由以太网的物理特性决定了数据帧的长度为(46+18)-(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;  
2.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; 
3.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,你的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)。   
从上面的分析来看,在普通的局域网环境下,UDP的数据最大为1472字节最好(避免分片重组)。   
但在网络编程中,Internet中的路由器可能有设置成不同的值(小于默认值),Internet上的标准MTU值为576,所以Internet的UDP编程时数据长度最好在576-20-8=548字节以内。


MTU对我们的UDP编程很重要,那如何查看路由的MTU值呢?   
对于windows OS: ping -f -l   如:ping -f -l 1472 192.168.0.1   
如果提示:Packets needs to be fragmented but DF set.   则表明MTU小于1500,不断改小data_length值,可以最终测算出gateway的MTU值;   
对于linux OS: ping -c -M do -s   如: ping -c 1 -M do -s 1472 192.168.0.1   
如果提示 Frag needed and DF set……   则表明MTU小于1500,可以再测以推算gateway的MTU。


IP数据包的最大长度是64K字节(65535),因为在IP包头中用2个字节描述报文长度,2个字节所能表达的最大数字就是65535。  
   
由于IP协议提供为上层协议分割和重组报文的功能,因此传输层协议的数据包长度原则上来说没有限制。实际上限制还是有的,因为IP包的标识字段终究不可能无限长,按照IPv4,好像上限应该是4G(64K*64K)。依靠这种机制,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。  
   
UDP则与TCP不同,UDP包头内有总长度字段,同样为两个字节,因此UDP数据包的总长度被限制为65535,这样恰好可以放进一个IP包内,使得UDP/IP协议栈的实现非常简单和高效。65535再减去UDP头本身所占据的8个字节,UDP服务中的最大有效载荷长度仅为65527。这个值也就是你在调用getsockopt()时指定SO_MAX_MSG_SIZE所得到返回值,任何使用SOCK_DGRAM属性的socket,一次send的数据都不能超过这个值,否则必然得到一个错误。  
   
那么,IP包提交给下层协议时将会得到怎样的处理呢?这就取决于数据链路层协议了,一般的数据链路层协议都会负责将IP包分割成更小的帧,然后在目的端重组它。在EtherNet上,数据链路帧的大小如以上几位大侠所言。而如果是IP   over   ATM,则IP包将被切分成一个一个的ATM   Cell,大小为53字节。

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