这是知乎上被邀请的一个问题TCP/IP协议栈中,为什么选择IP层负责分片?,我从没思考过这个问题甚至不认为这是个有意义的问题,但是当我研究思考后却发现这么一个小问题也许正是当初设计TCP/IP协议栈时的一种考量。
TCP/IP是一个分层协议,协议栈的最底层是链路层,接下来依次是网络层,传输层,应用层。
可以看见
链接层负责建立电路连接,是整个网络的物理基础;
网络层负责分配地址和传送二进制数据,主要协议是IP协议;
......
再来看看几个概念
PDU:计算机网络各层对等实体间交换的单位信息称为协议数据单元(protocol data unit,PDU),比如分节(segment)是对应于TCP传输层的PDU,IP数据报(IP datagram)对应网络层实体间交换的PDU;
SDU:按照协议与服务之间的关系,除了最低层(物理层)外,每层的PDU通过由紧邻下层提供给本层的服务接口,作为下层的服务数据单元(service data unit,SDU)传递给下层,并由下层间接完成本层的PDU交换。如果本层的PDU大小超过紧邻下层的最大SDU限制,那么本层还要事先把PDU划分为若干个合适的片段让下层分开载送,再在相反方向把这些片段重组为PDU。
帧:链路层实体间交换的PDU称为帧,其长度取决于具体的接口;
MTU:我们进行分片的依据是MTU,而MTU是网络层和链路层之间的接口属性;
我们可以很清楚的看到如果要在最低层的数据链路层做分片,你必须要去对不同的物理网络的驱动程序做更改; 如果要在上层的传输层或者应用层做分片,既然数据都要通过网络层实际上就是各协议对分片功能的重复造*,我们有必要付出这种成本去实现分片吗?我想IP层就是我们在软件设计里常用的适配层,着这里做分片是成本最低的选择。
参考书籍《UNIX网络编程卷1》
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