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おはようございます。

>ということは、PC内のIPモジュールが下位層のMTUの情報を
>知っているということになりますが、なんだか不思議な感じがします。

現実の世界をよーく考えてみてください。
たとえば，TCPでデータをパケットに分割するところなどです。
TCPはMSS（Maxセグメントサイズ）を知らなければ，
パケットの分割はできないはずです。
で，このMSSはMTUとヘッダサイズによって決まりますから，
どこかで，MTUの情報を持っていることになるんですね。
TCPですらそういう状況ですから，IPがMTUを知らないはずはありません。
話は横道にそれますが，OSの構造に関する議論で，
モノリシックな大きなカーネルとマイクロカーネル的な小さなカーネルの
どちらが優れているかといった話，ご存知でしょうか？
プログラムを分ければ，それだけ，相互のやり取りが増え，効率は低下していきます。
だから，下手に分割すると良くない，というところに今のところ落ち着いています。
そして，Windowsも，Linuxも，大半のUnix系OSも，
皆，比較的大きなカーネルになっています。
それと同じことで，IPとかTCPとか，役割が違いますから階層構造で考えますが，
実際のプログラムは両者を分けるとは限らないわけです。
全部分けちゃうと，IPはLANドライバと，
いろいろな情報をやり取りなければ動かなくなってしまいますし，
TCPもIPと緊密に連絡しないと動かなくなります。
その結果，それぞれのインタフェースは複雑化しますし，
相互に依存する部分も出てきます。
これでは，現実的なメリットは何もなく，デメリットだけになります。
要するに，OSI的な階層構造では現実は成り立たないんです。
OSIの階層構造は，『基本的な考え方』を整理するには有効ですが，
それ以上のものではないんです。
さらに，考え方を整理するという面も，
いわゆるトランスポート層以下しか通用しません。
セッション層以上の上位層は，現実のネットワークと発想が違いますから，
役に立たないと思った方がよいです。その点も，注意してください。
正直なところ，そういった事情を何も考えずに，
OSIを解説している教科書をみると，残念な気持ちになるんです。

>Winsock環境です。

Winsockって，やったことないので．．．

>[1]ソケットとはIPアドレスとポート番号で一意に決められている

ソケットを考える前に，一つのコネクションをどうやって識別するか，
という点をはっきりさせておきましょう。
コネクションは，送信元のアドレスとポート，宛先のアドレスとポート，
この四つの組み合わせで識別します。
で，ソケットというのは，そうしたコネクションの情報を格納する
変数領域のようなものなわけですね。
それから，コネクションを確立する前にソケットを作りますから，
ソケットには，まだ，コネクションの情報が確定していない，
という状態があるわけです。
ここからが本題ですが，
ソケットディスクリプタというのは，
コネクションそのものを識別するものではなくて，
その情報の入れ物であるソケットを識別するものです。
わかりやすく言えば，ソケットという一種の変数を示す，
間接的なポインタだと思えばいいわけです。
だから，コネクション確立前のソケットを考えると，
ソケットのディスクリプタは確定しているけれど，
コネクションは確立していない，っていう状態になります。
また，bindっていうのは，
ソケットの中に自分側のアドレスやポート番号を書き込むことだ，
と考えてもいいかもしれません。
それで，ソケットの中身が変わり，通信の状態は変わりますが，
ソケットという入れ物自身は変わりませんから，
ソケットディスクリプタそのものは，それ以前と同じです。
この説明でわかります？

>[2]クライアントでもbind()できるそうなのですが、
>これはbind()しなかった場合OSが自動的にポート番号を
>割り当てると理解しているのですが、

そうです。
OSから見れば，『アプリケーションさん，あなたが指定しないんだったら，
私が適当な値を使っときますよ。それでいいですね。』ってな感じでしょうか。

>クライアントがbind()によってポート番号を指定することによって
>何かメリットはあるのでしょうか？

あなた任せじゃなくて，自分でポート番号を決めることができます！
それで，どんなメリットがあるかって，聞かれると困ります。（笑）
それはアプリケーションによっていろいろと事情があるかもしれませんし，
ファイアウォールとかが影響する場合もあります。

ちょっと，長くなっちゃいました。