MTU-1

一、MTU的定义及相关概念：

Mtu即最大传输单元，全称为Maximum Transmission Unit，是指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）。由于定义的模糊性，在此也介绍几个相关的名词，MRU、PMTU、MSS和JUMBO FRAME，供大家甄别。

MRU即最大接收单元，全称为Maximum Receive Unit,与MTU相对，称为最大接收单元，目前也没有权威的标准定义，但许多文章中有这个名词。一台主机或路由器的MTU与MRU可以不一致。

PMTU，全称为 path maximum transmission unit,即路径MTU，把一条IP路径上MTU的最小值称为PMTU，PMTU是个理想化的概念，但目前业界没有有效的手段来实现PMTU的发现和更新。`

MSS是OSI参考模型中四层的一个概念，即最大分段长度，全称为TCP Maximum Segment Size，指TCP每次能够传输的最大数据分段长度（以字节为单位），MSS一般比MTU小40字节。

Jumbo Frame(有些称Giant Frame)，网络上会遇到jumbo frame的概念，cisco路由器的接口中也有这个参数，超过以太网标准长度1518字节的帧称为jumbo frame。

二、MTU涉及主要原理：

1、常见网络的MTU值：

IP网络以包为单位进行信息传递，那么，一次传送多大的包合适、多大的包最高效就成为一个核心问题之一。MTU就是决定在什么样的物理网络传送多大数据包大的事实标准，不同类型网络由于物理特性、发展阶段不同，其MTU的默认值也不尽相同，以下是摘录的各类网络及其默认MTU值：

 

对于windows操作系统来讲，其以太网网卡MTU默认为1500，但可以通过修改工具或修改注册表进行修改，但只能改小，不能改大，即只能修改为小于或等于1500字节。

2、PMTU 发现过程：

对于一个基于网络的应用来讲，如果应用穿过网络的MTU与PMTU相等，那么应用穿过网络的效率最高，或者说，应用通过主机网卡发出的最大数据包与PMTU越接近(指小于等于PMTU)，应用穿过网络的效率越高，原因是有效的避免了分片和重组。

为了达到这个目的，一些操作系统支持自动发现路径MTU的功能，具体过程为：

路由器接口上收到一个报文长度大于本接口MTU值的报文，如果该报文被打上不分片的标记，将丢弃本报文，并且返回一个ICMP差错报文，通知报文发起者丢弃原因。报文发起者将发送比较小的报文。通过多次上述报文协商，将得到对于某一个固定路径上的最小Mtu值，这个过程叫做“Mtu Discovery”[详见RFC1191]。

了解了MTU发现的原理，举一个实例验证PMTU变化过程：

 

在上图所示实验网络中，由三层设备模拟PPPOE拨号，实现接入宽带IP网。三层设备上行以太网口默认MTU为1482字节。抓包结果显示如下：

 

将三层设备上行以太网口默认MTU改为1000字节。抓包结果显示如下：

 

细解释　　因特网协议允许IP分片，这样就可以将数据包分成足够小的片段以通过那些最大传输单元小于该数据包原始大小的链路了。这一分片过程发生在网络层（OSI 模型的第三层，此前词条为传输层：O S I 模型中最重要的一层，这里是根据窗口控制传输，而非MTU。传输协议同时进行流量控制或是基于接收方可接收数据的快慢程度规定适当的发送速率。除此之外，传输层按照网络能处理的最大尺寸将较长的数据包进行强制分割。例如，以太网无法接收大于1 5 0 0 字节的数据包。发送方节点的传输层将数据分割成较小的数据片，同时对每一数据片安排一序列号，以便数据到达接收方节点的传输层时，能以正确的顺序重组。该过程即被称为排序。 ），它使用的是将分组发送到链路上的网络接口的最大传输单元的值。原始分组的分片都被加上了标记，这样目的主机的IP层就能将分组重组成原始的数据报了。

 

　　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_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\Tcpip\Parameters\Interfaces

 

　　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 "连接名" mtu=300 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。