MTU·MSS·PMTUD

01무엇이고, 어떤 일을 하나

• 큰 데이터가 작은 출구 링크를 만날 때 발생하는 단편화·폐기 조건을 설명한다.
• ICMP 피드백이나 탐색 결과로 경로에 맞는 전송 크기를 찾아 반복 실패를 줄인다.
• GRE·IPsec 같은 추가 캡슐화가 내부 데이터의 유효 크기를 얼마나 줄이는지 계산한다.

02어떤 순서로 동작하나

1. 초기 크기 선택

   출구 링크와 전송 프로토콜의 조건에 맞춰 패킷 크기를 정한다. TCP 옵션·IP 확장 헤더·터널 오버헤드가 있다면 단순 1500−40 공식에서 추가 크기를 반영한다.

2. 좁은 링크 도착

   IPv4 DF=1 패킷이 출구 MTU를 넘으면 라우터는 단편화 대신 폐기와 오류 통지를 할 수 있다. IPv6 라우터도 전송 중 단편화하지 않으므로 송신자에게 Packet Too Big 정보를 제공한다.

3. 피드백 대조

   오류에 인용된 원래 주소·프로토콜·포트·식별자를 현재 흐름과 연결한다. 다른 통신의 MTU 오류나 오래된 경로 결과를 현재 패킷의 크기 한계로 섞지 않는다.

4. 크기 조정과 재전송

   송신자는 검증한 경로 크기와 프로토콜 상태에 맞춰 작은 패킷으로 전송을 이어간다. 경로가 바뀌면 기존 값을 영구 정답으로 보지 않고 해당 탐색·캐시 정책으로 다시 조정한다.

03먼저 알아둘 용어와 구성요소

DF

IPv4에서 라우터의 단편화를 허용하지 않음을 표시하는 비트다.

MSS

TCP가 상대에게 알리는 최대 세그먼트 데이터 크기로 IP 전체 크기가 아니다.

Packet Too Big

IPv6에서 경유 링크의 크기 한계를 알리는 ICMPv6 오류다.

Black Hole

크기 제한에 걸린 패킷과 필요한 피드백이 모두 사라져 송신 크기가 줄지 않는 상황이다.

04예제로 따라가기

• IPv4 헤더 20·ICMP Echo8·데이터 1472는 IP1500이다. 경로 MTU1400이면 같은 헤더 조건의 Echo 데이터 한계는 1372바이트다.
• GRE over IPv4에서 기본 추가 24바이트만 있다면 underlay1500에 맞는 내부 IP 한계는 1476이다. 내부 IPv4·TCP 기본 헤더 40을 제외한 데이터는 1436이지만 IPsec을 더하면 다시 줄어든다.
• TCP handshake는 작은 패킷이라 성공하고 큰 요청만 재전송되는 경우가 있다. 이는 PMTUD 후보지만 크기별 ACL·응용 읽기 지연도 있으므로 Code4·Packet Too Big·윈도우를 함께 구분한다.

05혼동하기 쉬운 점과 확인 기준

• ping 프로그램의 size 옵션이 IP 전체 길이인지 payload 길이인지 플랫폼마다 확인해야 한다. 옵션 숫자만 같다고 같은 크기 패킷을 시험한 것은 아니다.
• ACK가 멈췄다고 항상 MTU 문제는 아니다. Zero Window는 수신 버퍼 제한이고 패킷이 센서에서만 누락된 경우도 있으므로 관측 증거를 연결한다.

06상세 노트 · 실습 자료

헤더 구조, 설정 예시, 수치 계산과 수업 캡처는 아래 노트에서 이어집니다.