MTU и MSS: budget для payload, а не число send()

Overview

MTU ограничивает размер network-layer packet на link, а path MTU — минимальный usable MTU вдоль path. TCP MSS ограничивает transport data внутри TCP segment и выводится из packet budget после учета IP/TCP headers. Это отдельные величины от application write size и socket buffer size.

Числа на схеме — явно ограниченный example: first-link IP MTU 1500 B, IPv4 header без options 20 B и TCP header без options 20 B дают MSS 1460 B. Для 12 UTF-8 bytes «Привет» illustrative IPv4 packet имеет 12 + 20 + 20 = 52 B. Options, IPv6, encapsulation, tunnels, offload и другой path MTU меняют расчёт. Даже при этих размерах один send() не обещает один TCP segment или один IP packet.

Components

• application data — 12 bytes «Привет», не включающие protocol headers.
• TCP send buffer — local byte queue, размер которой не равен MTU.
• MSS 1460 example — maximum TCP data under stated IPv4/no-options/MTU assumptions.
• IPv4 packet 52 B example — 12 data + minimum TCP 20 + IPv4 20.
• first-link MTU 1500 B — limit IP packet на первом illustrative Ethernet link.
• path MTU 1280 B — smaller bottleneck constraint для later link.

Scenarios

1. Hello fits — 52-byte illustrative packet помещается в оба stated limits.
2. Derive MSS — 1460 B получается только после фиксации MTU и header assumptions.
3. PMTUD — router сообщает меньший usable MTU, а sender корректирует size.
4. PMTUD black hole — blocked ICMP feedback оставляет larger transfers в stall, хотя small payload проходит.

Failure modes

• Называть 1460 universal MSS: IPv6, TCP options, tunnels и другой MTU меняют budget.
• Приравнивать send buffer или application write к MTU.
• Делать вывод «один send() — один packet»; TCP — byte stream, segmentation выбирает stack.
• Блокировать весь ICMP и тем самым ломать classic PMTUD; robust transports могут дополнительно использовать packetization-layer PMTUD.

References

• RFC 1191: Path MTU Discovery for IP version 4
• RFC 8201: Path MTU Discovery for IP version 6
• RFC 8899: Packetization Layer Path MTU Discovery
• RFC 9293: TCP Maximum Segment Size and segmentation
• RFC 894: IP over Ethernet