Linux网络编程：解析MTU、校验和、网段与路由

在Linux网络编程中，理解MTU、校验和、网段与路由表至关重要。MTU（最大传输单元）通常为1500字节，超过此限制的数据需在网络层分包处理，否则会被丢弃。CRC校验和通过多项式除法确保数据完整性，而IP和TCP的16位校验和进一步验证数据准确性。全球网段通过家庭路由器进入运营商局域网，最终到达公网。由于IPv4地址不足，局域网和NAT技术应运而生，IPv6和动态分配也是解决方案。子网掩码通过与IP地址按位与运算区分网络号和主机号。路由器的WAN和LAN有不同的IP，路由表中的destination、gateway、genmask和flags决定数据包的转发路径。

1. MTU

MTU是指以太网的最大传输单元，通常为1500字节。这表示从网络层传输的数据最大只能是1500字节。

如果数据超过这个限制，网络层必须自行分包，因为数据链路层不会帮助分包。超过1500字节的数据将被数据链路层直接丢弃。

在某些IP报头中，如果第二位标志位被置1，表示不允许分片。此时如果数据超过1500字节，将直接被丢弃，并向发送方返回“数据包过大”的错误信息。

2. CRC校验和3位标志

CRC校验和3位标志使用多项式除法算法，填入的值是经过一系列除法后的余数。

这种方法提供了一定的数据完整性保障。

在数据向更高层传输时，网络层也会进行检查，例如IP和TCP的16位校验和。这些都是对数据准确性的一系列检查。

IP的16位首部校验和用于检查IP报头是否发生错误，而数据中的TCP进一步进行检查。

3. 全球网段与家庭路由

全球网段经过家庭路由器后，并不直接进入广域网，而是到达运营商设置的更高层局域网。经过多层网络后，最终到达公网。

标准的IPv4地址总数约为43亿，而世界人口约为80亿。虽然不是每个人都拥有手机或电脑，但一个人可能拥有多台设备，且还有许多商业用途，这显然是不够的。因此，局域网应运而生。运营商构建了大型局域网，在不同的局域网中，IP地址可以重复使用，这有助于缓解IP地址不足的问题（NAT技术）。

每次数据包跳转时，NAT会帮助我们转换IP地址，这是从局域网到公网的转换手段。

上图显示，中国分配的IP地址只有3亿，显然不够用。上述方法是缓解IP不足的一种方案。另外，IPv6和动态分配也是解决方案。

4. 子网掩码

IP地址由网络号和主机号组成。

在实际应用中，通过IP地址与子网掩码进行按位与运算（&），可以得到网络号。

例如，IP地址为140.252.20.68，子网掩码为255.255.255.0（表示前三个字节为网络号），记为/24。

计算后，网络号为140.252.20。

主机号全为1时，表示广播地址。

5. 路由

对于一个路由器，会有WAN（广域网IP）和LAN（局域网IP），它们是两个不同的IP。WAN可能不是公网IP，而是更高层局域网的IP。

其中，destination表示目的地址，gateway表示下一跳，genmask表示子网掩码。

在flags中，如果有G，表示目标IP与该路由器直接连接，不需要进行路由转发；没有G，表示需要经过路由转发。

iface表示发送接口，即数据包从哪个接口发出。

好了，本文到此结束，带大家了解了《Linux网络编程：解析MTU、校验和、网段与路由》，希望本文对你有所帮助！关注golang学习网公众号，给大家分享更多文章知识！