数据链路层的协议单元为：帧

包含了帧首部、帧的数据部分(装入IP数据报)、帧尾部


MTU指的是最大传输单元。
网络层协议单元，IP协议的单元：IP数据报（分组）


版本：IPv4、IPv6
首部长度：十进制数5~15，32位（4字节）为一个单位长度，首部固定部分有20个字节，所以至少首部长度至少是5个单位的长度（二进制位0101），而其最大值为1111（十进制为15），最大为15个32位的字长，即60字节。
区分服务：一般很少用，用来获得更好的服务
总长度：首部和数据的长度和，总长度字段为16位，所以可以数据报的最大长度为2的16次方减去1，为65535字节。一般都不会到这么大，因为其下一层数据链路层的协议单元帧的最大传送单元MTU，也是有规定的。比如以太网的规定MTU值是1500字节。若超过，需要分片处理。
标识：占16位。将IP软件在存储器中维持一个计数器，每产生一个数据报，计数器加一，并将此值赋值给标识字段。
标志：占3位，MF，MF=1表示还有分片，MF=0表示最后一个分片。DF=0允许分片，DF!=0不能分片。
片偏移：占13位。以8字节为一个片偏移单位。表示某片在原分组中的相对位置。
生存时间（TTL）：占8位，数据报在网络中的寿命，以前以秒为单位，超过时间，或者TTL小于1秒，就丢弃数据报。由于路由器处理数据报速度加快，现在不用秒，而用跳数限制，TTL的单位变成跳数。8位最大为255，所以数据报能在网络中，最多跳转255个路由。
协议：携带的协议，比如ICMP、IGMP、IP、TCP、UDP、ESP、OSPF等
首部检验和，占16位，只检查数据报首部，不检查数据不符。
源地址：占32位
目的地址：占32位

协议簇

    

			
MTU是最大传输单元，它指的是某一层上面所能通过的最大数据报大小，下面是MTU和Fragment详解


1. 基础知识


我们知道, 数据在网络上传输时,
要经过一段一段的链路。当数据从某一段链路的一端传到另一端的过程中, 需要考虑的是数据链路层协议, 在这一层,
我们观察到的数据包(PDU: Packet Data Unit)称为MAC帧(MAC Frame), 不同的数据链路层协议, MAC
Frame的格式也不同, 但大致都会有目标MAC地址、源MAC地址、长度/类型、数据(有效载荷: Payload)这几个字段。
对以太网而言, 采用的是数据链路层协议是基于IEEE 802.2/802.3, 但与IEEE
802.2/802.3略有区别.


查一下802.3协议中MAC帧格式部分,
就会发现上面提到的MAC帧中的数据(有效)字段的长度范围是46-1500个字节. 那么,
当链路层的上一层－IP层所要传输的IP数据包(包括IP Header)大小超过这个长度范围时, IP数据包就必须分成多片传输,
这个过程就是分片(Fragmentating), 其中分割出来的每一个片断就是一个Fragment.


2. MTU与Fragment


上述链路层这种对超过其协议定义的最大数据字段长度时就进行分片的特性,
就称为MTU(Maximum Transmission Unit). 不同链路层协议, MTU值也不同, 我们已经知道, 对以太网,
MTU是1500字节, 而对令牌环(Token Ring)网, MTU是4482字节.


3. IP数据包中与分片相关的字段


IP数据包在封装时, 在IP头的第8-9个字节(16bit)中,
存放关于分片的信息. 其中前3个bit表示分片的状态,
后13个bit表示当前片断在分片之前的整块待封装的数据包中的偏移量(因为IP数据包的最大可能长度为16bit,
而这13bit无法表示16bit的范围, 故实际使用时, 偏移量的计算是用这13bit的值乘8(3bit),
以实现表示16bit的范围).


3.1 不分片标记(DF:Don't Fragment
Flag)


IP头第8-9字节从左往右的第2bit表示当前IP数据包是(1)否(0)不分片,
缺省值为0, 就是不不分片, 即允许分片. 因为默认允许分片, 所以我们平常使用Ping命令时, 加参数-l 65500
Ping一台机器也不会有问题.


3.2 是否有后续分片标记(MF:More Fragments
Flag)


IP头第8-9字节从左往右的第3bit表示当前数据包里的数据是否为某块数据的最后一个分片, 若为0,
则说明当前数据包内的数据没有分片或者是最后一个分片, 若为1, 则表示后面还有属于同一块数据的分片.


4. 用Ping命令来验证
4.1 用Ping测试MTU(在以太网环境中)开个命令行窗口,
输入命令:
ping 192.168.0.1 -l 2000 -f


出现提示:


Pinging 192.168.0.1 with 2000 bytes of
data:
Packet needs to be fragmented but DF
set.
Packet needs to be fragmented but DF
set.
Packet needs to be fragmented but DF
set.
Packet needs to be fragmented but DF
set.


也就是在将IP头里的"Don't Fragment Flag"位设置为1,
也就是不允许分片, 但是我们又用Ping命令的-l参数指定了发送的数据包的大小为2000字节,
显然超过了以太网的MTU-1500字节. 所以数据包不能通过, 并且返回了上述错误信息: 数据包需要分片但是DF(Don't
Fragment)标记被设置了.
再输入命令:
ping 192.168.0.1 -l 1500 -f
Pinging 192.168.0.1 with 1500 bytes of
data
Packet needs to be fragmented but DF
set
lPacket needs to be fragmented but DF
set
Packet needs to be fragmented but DF
set.
Packet needs to be fragmented but DF
set.


奇怪, 已经把发送数据包的大小改为MTU值1500,
怎么还不能通过?


减小参数值, 重输命令:
ping 192.168.0.1 -l 1400 -f
Pinging 192.168.0.1 with 1400 bytes of
data:
Reply from 192.168.0.1: bytes=1400
time<10ms TTL=128
Reply from 192.168.0.1: bytes=1400
time<10ms TTL=128
Reply from 192.168.0.1: bytes=1400
time<10ms TTL=128
Reply from 192.168.0.1: bytes=1400
time<10ms TTL=128


好, 这次可以通过了.
反复调整参数值, 看看可以通过的最大Ping命令-l 参数值是多少.
经过反复试验, 最后发现, 最大可以通过的Ping命令的-l参数的数值是1472.
这个1472是和预期的MTU值1500差了28个字节. 这28个字节是怎么来的呢?


4.2 协议分层封装


我们知道, 在MAC帧的数据(Payload)字段,
封装(存放)的是上层(IP层)的IP数据包, 而IP数据包的格式是IP Header + IP Data(Payload).
在我们用Ping命令的这个例子中, IP数据包内的IP Data字段内封装的是ICMP协议数据.


我们来回顾一下MTU的含义: MAC帧内的数据(Payload)字段的最大长度,
也就是说它所封装的IP Header + IP Data两者长度之和最大为1500字节, 而IP Header的最小长度为20字节,
所以IP Data的最大长度就是1500-20=1480字节, 离我们试验的1472字节已经比较接近了.


再查查ICMP协议数据的具体格式, 发现在Ping命令用到的ICMP Echo
Request/Replay报文中, 在ICMP Data之前, 有几个字段共占用了8个字节, 分别为: Type(1byte),
Code(1byte), Checksum(2byte), Identifier(2byte), Sequence
Number(2byte), 这几个字段我们可以称之为ICMP Header. 好了, 1480-8=1472,
和我们的试验结果对上了.


可以发现, 我们使用Ping命令时, -l参数所指定的数据包大小,
是指的ICMP报文中的ICMP Data字段的长度, 不包括ICMP Header, 更不包括IP
Header.
							
		
  

在电信领域，术语协议数据单元（PDU，Protocol Data Unit）有以下几层意义。
网络的对等实体传送的信息单元，包括了控制信息，地址信息，或者数据。 

在协议系统里，在指定的协议层上传送的数据单元，包含了该层的协议控制信息和用户信息。 

在OSI模型系统里，PDU和最底下四层相关。
物理层（一层）PDU指数据流（Bit 
Stream）。 

数据链路层（二层）PDU指数据帧（Frame）。 

网络层（三层）PDU指数据包（Packet）。 

传输层（四层）PDU指数据段（Segment）。 

第五层以上为 data。在特定的上下文情况下，一个特定层的PDU有时可以代表这个层。

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参考
这篇文章主要参考了美国联邦标准1037C(Federal Standard 1037C)，是美国政府部门开放内容。

PDU协议数据单元
计算机分层网络结构中，每一层都将建立协议数据单元PDU（Protocol Data Unit）
协议数据单元PDU是对等层次之间传输数据的单位：

物理层的 PDU是数据位（bit）

数据链路层的 PDU是数据帧（frame）

网络层的 PDU是IP数据报（datagram）

传输层的 PDU是报文段（segment）/ 用户数据报

应用层的PDU是报文/消息（message）
各层的PDU均可称为分组或数据包（packet）