【網路協議】TCP分段與IP分片

    我們在學習TCP/IP協議時都知道，TCP報文段如果很長的話，會在傳送時發生分段，在接受時進行重組，同樣IP資料包在長度超過一定值時也會發生分片，在接收端再將分片重組。

    我們先來看兩個與TCP報文段分段和IP資料包分片密切相關的概念。

    MYU（最大傳輸單元）

    MTU前面已經說過了，是鏈路層中的網路對資料幀的一個限制，依然以乙太網為例，MTU為1500個位元組。一個IP資料包在乙太網中 傳輸，如果它的長度大於該MTU值，就要進行分片傳輸，使得每片資料包的長度小於MTU。分片傳輸的IP資料包不一定按序到達，但IP首部中的資訊能讓這些資料包片按序組裝。IP資料包的分片與重組是在網路層進完成的。

    MSS（最大分段大小）

    MSS是TCP裡的一個概念（首部的選項欄位中）。MSS是TCP資料包每次能夠傳輸的最大資料分段，TCP報文段的長度大於MSS時，要進行分段傳輸。TCP協議在建立連線的時候通常要協商雙方的MSS值，每一方都有用於通告它期望接收的MSS選項（MSS選項只出現在SYN報文段中，即TCP三次握手的前兩次）。MSS的值一般為MTU值減去兩個首部大小（需要減去IP資料包包頭的大小20Bytes和TCP資料段的包頭20Bytes）所以如果用鏈路層乙太網，MSS的值往往為1460。而Internet上標準的MTU（最小的MTU，鏈路層網路為x2.5時）為576，那麼如果不設定，則MSS的預設值就為536個位元組。很多時候，MSS的值最好取512的倍數。TCP報文段的分段與重組是在運輸層完成的。

    到了這裡有一個問題自然就明瞭了，TCP分段的原因是MSS，IP分片的原因是MTU，由於一直有MSS<=MTU，很明顯，分段後的每一段TCP報文段再加上IP首部後的長度不可能超過MTU，因此也就不需要在網路層進行IP分片了。因此TCP報文段很少會發生IP分片的情況。

    再來看UDP資料包，由於UDP資料包不會自己進行分段，因此當長度超過了MTU時，會在網路層進行IP分片。同樣，ICMP（在網路層中）同樣會出現IP分片情況。

    總結：UDP不會分段，就由IP來分。TCP會分段，當然就不用IP來分了！

    另外，IP資料包分片後，只有第一片帶有UDP首部或ICMP首部，其餘的分片只有IP頭部，到了端點後根據IP頭部中的資訊再網路層進行重組。而TCP報文段的每個分段中都有TCP首部，到了端點後根據TCP首部的資訊在傳輸層進行重組。IP資料包分片後，只有到達目的地後才進行重組，而不是向其他網路協議，在下一站就要進行重組。

    最後一點，對IP分片的資料包來說，即使只丟失一片資料也要重新傳整個資料包（既然有重傳，說明運輸層使用的是具有重傳功能的協議，如TCP協議）。這是因為IP層本身沒有超時重傳機制------由更高層（比如TCP）來負責超時和重傳。當來自TCP報文段的某一段（在IP資料包的某一片中）丟失後，TCP在超時後會重發整個TCP報文段，該報文段對應於一份IP資料包（可能有多個IP分片），沒有辦法只重傳資料包中的一個資料分片。