• 为什么一个帧携带的数据量不能少于46个字节？

    以太网使用CSMA/CD技术发送帧，发送端需要边发送帧，边监听信道。如果监听到信道上有干扰信号，则表明发生了冲突，发送端会停止发送，然后在随机等待一段时间之后，再次使用CSMA/CD方式尝试发送。为了精确地检测到物理信道上的冲突，帧的数据总量最小需要有64Bytes，而帧的头部和尾部校验码加起来是18个字节，所以要求一个帧至少携带46Bytes的数据。当有效数据量小于46个字节时，系统会补充一些填充码

  • 什么是MTU？

    MTU是Maximum Transmission Unit的缩写，中文全称是：最大传输单元。它用来指定每个帧能传输的最大数据量。标准MTU是1500个字节，但是每种网络接口的MTU可以不同。

    一个IP封包的最大长度可以达到65535个字节。MTU基本小于IP封包的最大长度。因此，当发送的IP封包的大小大于MTU时，网络层就需要对数据进行分片（fragment），否则，数据将无法成功发送。

    分片发生在网络层，不仅源端主机会进行分片，中间的路由器也可能进行分片，因为不同网络的MTU可能不同，如果传输路径上的某个网络的MTU比源端网络的MTU小，路由器就可能对IP封包再次进行分片。而分片的重组只能发生在目的端的网络层，因为不同的IP分片可能通过不同的路径到达目的主机。

    在分片时，网络层首先确定每个分片的长度（分片的长度应该是8的整数倍，单位是字节），并给每个分片都加上IP表头，一直分割到剩余的数据小于MTU。

    ip-fragment.png

    与分片和重组相关的表头有：标识、标志和片偏移。

    ip-packet.png

    其中：

    • 标识

      标识字段占16位。属于同一个IP封包的所有分片都具有相同的标识符。目的主机按照标识符进行重组

    • 标志

      标志字段占3位。第一位固定位0；第二位表示DF（Don't Fragment），为1表示不分片，为0表示可以进行分片，如果DF位为1，且IP封包的长度大于MTU，那么路由器会丢弃IP封包，并向源主机发送ICMP差错报文；第三位表示MF（More Fragment），为1表示该分片不是最后一个分片，后面还有“更多分片”，为0表示该分片是最后一个分片，当目的主机收到最后一个分片的时候，会进行重组

    • 片偏移

      片偏移字段占13位。目的主机在重组IP封包的时候，会根据每个分片的片偏移字段确定该分片在IP封包中的相对位置。片偏移是以8个字节为单位计算偏移值的。比如：

      fragment-offset.png

      通过上面的说明，可以看出，MTU越小，IP封包被拆分的程度越大。同时，发送设备每发送一个帧之后，需要随机等待一小段时间之后，才能继续发送下一个帧。这就意味着，帧和帧之间的总等待时间会增加，传输效率会变低。

      但是，MTU也不是越大越好，因为随着帧的增大，传输的延迟会增加，传输过程中，出现差错的概率也会增大

  • 路径MTU

    路径MTU就是从源端到目的端所经过的路径上的所有IP跳的MTU的最小值