1、概述

首先要看TCP/IP協(xié)議，涉及到四層：鏈路層，網(wǎng)絡(luò)層，傳輸層，應(yīng)用層。 　　

其中以太網(wǎng)（Ethernet）的數(shù)據(jù)幀在鏈路層 　　

IP包在網(wǎng)絡(luò)層 　　

TCP或UDP包在傳輸層 　　

TCP或UDP中的數(shù)據(jù)（Data)在應(yīng)用層 　　

它們的關(guān)系是 數(shù)據(jù)幀｛IP包｛TCP或UDP包｛Data｝｝｝ 

    不同的協(xié)議層對數(shù)據(jù)包有不同的稱謂，在傳輸層叫做段(segment)，在網(wǎng)絡(luò)層叫做數(shù)據(jù)報(datagram)，在鏈路層叫做幀(frame)。數(shù)據(jù)封裝成幀后發(fā)到傳輸介質(zhì)上，到達(dá)目的主機(jī)后每層協(xié)議再剝掉相應(yīng)的首部，最后將應(yīng)用層數(shù)據(jù)交給應(yīng)用程序處理。

在應(yīng)用程序中我們用到的Data的長度最大是多少，直接取決于底層的限制。 　　

我們從下到上分析一下： 　　

1.在鏈路層，由以太網(wǎng)的物理特性決定了數(shù)據(jù)幀的長度為(46＋18)－(1500＋18)，其中的18是數(shù)據(jù)幀的頭和尾，也就是說數(shù)據(jù)幀的內(nèi)容最大為1500(不包括幀頭和幀尾)，即MTU(Maximum Transmission Unit)為1500； 　

2.在網(wǎng)絡(luò)層，因?yàn)镮P包的首部要占用20字節(jié)，所以這的MTU為1500－20＝1480；　

3.在傳輸層，對于UDP包的首部要占用8字節(jié)，所以這的MTU為1480－8＝1472； 　　

所以，在應(yīng)用層，你的Data最大長度為1472。當(dāng)我們的UDP包中的數(shù)據(jù)多于MTU(1472)時，發(fā)送方的IP層需要分片fragmentation進(jìn)行傳輸，而在接收方IP層則需要進(jìn)行數(shù)據(jù)報重組，由于UDP是不可靠的傳輸協(xié)議，如果分片丟失導(dǎo)致重組失敗，將導(dǎo)致UDP數(shù)據(jù)包被丟棄。 　　

從上面的分析來看，在普通的局域網(wǎng)環(huán)境下，UDP的數(shù)據(jù)最大為1472字節(jié)最好(避免分片重組)。 　　

但在網(wǎng)絡(luò)編程中，Internet中的路由器可能有設(shè)置成不同的值(小于默認(rèn)值)，Internet上的標(biāo)準(zhǔn)MTU值為576，所以Internet的UDP編程時數(shù)據(jù)長度最好在576－20－8＝548字節(jié)以內(nèi)。

2、TCP、UDP數(shù)據(jù)包最大值的確定     

        UDP和TCP協(xié)議利用端口號實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)應(yīng)用同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)通過源端口發(fā)送出去，通過目標(biāo)端口接收。有的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用只能使用預(yù)留或注冊的靜態(tài)端口；而另外一些網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用則可以使用未被注冊的動態(tài)端口。因?yàn)閁DP和TCP報頭使用兩個字節(jié)存放端口號，所以端口號的有效范圍是從0到65535。動態(tài)端口的范圍是從1024到65535?！　?/p>

        MTU最大傳輸單元，這個最大傳輸單元實(shí)際上和鏈路層協(xié)議有著密切的關(guān)系，EthernetII幀的結(jié)構(gòu)DMAC+SMAC+Type+Data+CRC由于以太網(wǎng)傳輸電氣方面的限制，每個以太網(wǎng)幀都有最小的大小64Bytes最大不能超過1518Bytes，對于小于或者大于這個限制的以太網(wǎng)幀我們都可以視之為錯誤的數(shù)據(jù)幀，一般的以太網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備會丟棄這些數(shù)據(jù)幀。

        由于以太網(wǎng)EthernetII最大的數(shù)據(jù)幀是1518Bytes這樣，刨去以太網(wǎng)幀的幀頭（DMAC目的MAC地址48bits=6Bytes+SMAC源MAC地址48bits=6Bytes+Type域2Bytes）14Bytes和幀尾CRC校驗(yàn)部分4Bytes那么剩下承載上層協(xié)議的地方也就是Data域最大就只能有1500Bytes這個值我們就把它稱之為MTU。

UDP 包的大小就應(yīng)該是 1500 - IP頭(20) - UDP頭(8) = 1472(Bytes)

TCP 包的大小就應(yīng)該是 1500 - IP頭(20) - TCP頭(20) = 1460 (Bytes)

注*PPPoE所謂PPPoE就是在以太網(wǎng)上面跑“PPP”。隨著寬帶接入（這種寬帶接入一般為Cable Modem或者xDSL或者以太網(wǎng)的接入），因?yàn)橐蕴W(wǎng)缺乏認(rèn)證計費(fèi)機(jī)制而傳統(tǒng)運(yùn)營商是通過PPP協(xié)議來對撥號等接入服務(wù)進(jìn)行認(rèn)證計費(fèi)的，所以引入PPPoE。PPPoE導(dǎo)致MTU變小了以太網(wǎng)的MTU是1500，再減去PPP的包頭包尾的開銷（8Bytes），就變成1492。不過目前大多數(shù)的路由設(shè)備的MTU都為1500。

        如果我們定義的TCP和UDP包沒有超過范圍，那么我們的包在IP層就不用分包了，這樣傳輸過程中就避免了在IP層組包發(fā)生的錯誤；如果超過范圍，既IP數(shù)據(jù)報大于1500字節(jié)，發(fā)送方IP層就需要將數(shù)據(jù)包分成若干片，而接收方IP層就需要進(jìn)行數(shù)據(jù)報的重組。更嚴(yán)重的是，如果使用UDP協(xié)議，當(dāng)IP層組包發(fā)生錯誤，那么包就會被丟棄。接收方無法重組數(shù)據(jù)報，將導(dǎo)致丟棄整個IP數(shù)據(jù)報。UDP不保證可靠傳輸；但是TCP發(fā)生組包錯誤時，該包會被重傳，保證可靠傳輸。

        UDP數(shù)據(jù)報的長度是指包括報頭和數(shù)據(jù)部分在內(nèi)的總字節(jié)數(shù)，其中報頭長度固定，數(shù)據(jù)部分可變。數(shù)據(jù)報的最大長度根據(jù)操作環(huán)境的不同而各異。從理論上說，包含報頭在內(nèi)的數(shù)據(jù)報的最大長度為65535字節(jié)(64K)。

       我們在用Socket編程時，UDP協(xié)議要求包小于64K。TCP沒有限定，TCP包頭中就沒有“包長度”字段，而完全依靠IP層去處理分幀。這就是為什么TCP常常被稱作一種“流協(xié)議”的原因，開發(fā)者在使用TCP服務(wù)的時候，不必去關(guān)心數(shù)據(jù)包的大小，只需講SOCKET看作一條數(shù)據(jù)流的入口，往里面放數(shù)據(jù)就是了，TCP協(xié)議本身會進(jìn)行擁塞/流量控制。 

       不過鑒于Internet(非局域網(wǎng))上的標(biāo)準(zhǔn)MTU值為576字節(jié)，所以建議在進(jìn)行Internet的UDP編程時，最好將UDP的數(shù)據(jù)長度控制在548字節(jié) (576-8-20)以內(nèi)。

3、TCP、UDP數(shù)據(jù)包最小值的確定

     在用UDP局域網(wǎng)通信時，經(jīng)常發(fā)生“Hello World”來進(jìn)行測試，但是“Hello World”并不滿足最小有效數(shù)據(jù)(64-46)的要求，為什么小于18個字節(jié)，對方仍然可用收到呢？因?yàn)樵阪溌穼拥腗AC子層中會進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)齊，不足18個字節(jié)的用0補(bǔ)齊。但當(dāng)服務(wù)器在公網(wǎng)，客戶端在內(nèi)網(wǎng)，發(fā)生小于18個字節(jié)的數(shù)據(jù)，就會出現(xiàn)接收端收不到數(shù)據(jù)的情況。

       以太網(wǎng)EthernetII規(guī)定，以太網(wǎng)幀數(shù)據(jù)域部分最小為46字節(jié)，也就是以太網(wǎng)幀最小是6＋6＋2＋46＋4＝64。除去4個字節(jié)的FCS，因此，抓包時就是60字節(jié)。當(dāng)數(shù)據(jù)字段的長度小于46字節(jié)時，MAC子層就會在數(shù)據(jù)字段的后面填充以滿足數(shù)據(jù)幀長不小于64字節(jié)。由于填充數(shù)據(jù)是由MAC子層負(fù)責(zé)，也就是設(shè)備驅(qū)動程序。不同的抓包程序和設(shè)備驅(qū)動程序所處的優(yōu)先層次可能不同，抓包程序的優(yōu)先級可能比設(shè)備驅(qū)動程序更高，也就是說，我們的抓包程序可能在設(shè)備驅(qū)動程序還沒有填充不到64字節(jié)的幀的時候，抓包程序已經(jīng)捕獲了數(shù)據(jù)。因此不同的抓包工具抓到的數(shù)據(jù)幀的大小可能不同。下列是本人分別用wireshark和sniffer抓包的結(jié)果，對于TCP 的ACK確認(rèn)幀的大小一個是54字節(jié)，一個是60字節(jié)，wireshark抓取時沒有填充數(shù)據(jù)段，sniffer抓取時有填充數(shù)據(jù)段。

4、實(shí)際應(yīng)用

        用UDP協(xié)議發(fā)送時，用sendto函數(shù)最大能發(fā)送數(shù)據(jù)的長度為：65535- IP頭(20) - UDP頭(8)＝65507字節(jié)。用sendto函數(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)時，如果發(fā)送數(shù)據(jù)長度大于該值，則函數(shù)會返回錯誤。  

        用TCP協(xié)議發(fā)送時，由于TCP是數(shù)據(jù)流協(xié)議，因此不存在包大小的限制（暫不考慮緩沖區(qū)的大?。@是指在用send函數(shù)時，數(shù)據(jù)長度參數(shù)不受限制。而實(shí)際上，所指定的這段數(shù)據(jù)并不一定會一次性發(fā)送出去，如果這段數(shù)據(jù)比較長，會被分段發(fā)送，如果比較短，可能會等待和下一次數(shù)據(jù)一起發(fā)送。