为什么分片是在 IP 上完成为什么不是 TCP/UDP答案

【问题标题】：Why Fragmentation is Done at IP why not for TCP/UDP为什么分片是在 IP 上完成为什么不是 TCP/UDP
【发布时间】：2010-11-05 10:45:44
【问题描述】：

我正在寻找为什么在 IP 级别完成分段，但为什么不用于 TCP/UDP。

假设我的框架看起来像 |MAC|IP|TCP|Payload|FCS。整个大小，例如：1600。PathMTU 发生在这里，为什么在 IP 级别实现分片是我的问题，为什么不实现@TCP/UDP 级别/代码。

提前致谢。

【问题讨论】：

【解决方案1】：

这正是 TCP/IP 堆栈和 ISO/OSI 模型中的多个层的用途。 TCP/UDP 是传输协议，它们不应该关心碎片——这不是它们的问题。 IP 级别处理网络并处理分段，因为分段的大小取决于网络属性。具有解决问题的最佳条件的层确实解决了问题。

【讨论】：

假设我的框架看起来像 |MAC|IP|TCP|Payload|FCS。整个大小，例如：1600。PathMTU 发生在这里，为什么在 IP 级别实现分片是我的问题，为什么不实现@TCP/UDP 级别/代码。
@Brian Agnew，如果您可以按照您希望我编辑的方式编辑问题，它可能会非常完整。 :)。提前致谢。

【解决方案2】：

一些 TCP 实现也会确定 MTU 并确定其段的大小以避免碎片化。这样做可以提高有损条件下的可靠性，因为任何接收到的 TCP 段都可以被确认而不是重新传输。只有丢失的 TCP 段会被重传。相反，如果任何 IP 数据报片段丢失，则不会收到任何有用的信息。

【讨论】：

【解决方案3】：

对 TCP 进行分段比对 UDP 分段更有意义。由于 TCP 提供了一种可靠的分段/重组/重传机制，因此可以只发送较小的 TCP 分段并避免整个分段的必要性（这就是 d3jones 所说的）。

然而，在 UDP 中，分片仍然有意义。您可以发送长度大于 MTU 的单个 UDP 段。 IP 层将正确且不可见地对其进行分段。应用程序开发人员无需确定 MTU 或任何有关网络的信息即可对应用程序层协议进行编码。

【讨论】：

【解决方案4】：

如果在更高层（TCP、UDP 等）上执行分片，那么这将使分片/重组冗余实现（每个协议一次）；如果在较低层（以太网、ATM 等）上执行分段，那么这将需要在每一跳上执行分段/重组（可能非常昂贵）并冗余实施（每个链路层协议一次）。因此，IP 层是最有效的分片层。

【讨论】：

【解决方案5】：

第 4 层 (TCP/UDP) 仅在端点（发送方/接收方）出现。第 3 层 (IP) 以每跳为基础进入图片。

MTU 是链路的一个属性，但基于此链路属性 (MTU) 的分段总是在路由器的 IP 层（跃点）完成

现在每一跳之间的链路可以有不同的带宽，所以在每一跳都必须决定如何将数据包转发到目的地。由于 MTU 是可以推送到链路上的最大数据量，如果它小于要发送的数据包的大小，则必须将其分成更小的块以适应链路。

由于碎片和重组有许多缺点，例如 1. CPU和内存开销小幅增加 2. 由于添加了片段标头，每个数据包的开销更大 3. 如果一个片段丢失，发送者必须传输整个数据包

为了解决以上问题， 1.可以使用Path MTU Discovery。 2. 在第 4 层，可以使用 TCP MSS-clamping。

【讨论】：