什么是MTU？

MTU

什么是MTU

Maximum Transmission Unit，缩写MTU，中文名是：最大传输单元。

位于哪一层网络协议？

OSI模型	功能	TCP/IP协议族
应用层	文件传输，电子邮件，文件服务，虚拟终端	TFTP，HTTP，SNMP，FTP，SMTP，DNS，Telnet
表示层	数据格式化，代码转换，数据加密	无协议
会话层	解除或建立与别的接点的联系	无协议
传输层	提供端对端的接口	TCP，UDP
网络层	为数据包选择路由	IP，ICMP，RIP，OSPF，BGP，IGMP
数据链路层	传输有地址的帧以及错误检测功能	SLIP，CSLIP，PPP，ARP，RARP，MTU
物理层	以二进制数据形式在物理媒体上传输数据	ISO2110，IEEE802，IEEE802.2

从上面看出MTU位于数据链路层。MTU限制的是数据链路层的payload（有效负载），也就是上层协议的大小，例如IP，ICMP，RIP等

MTU值作用

比如说：你在家用手机上网，用的是路由器，路由器连接电信网络，然后访问www.google.com，从你的手机出发的一个以太网数据帧总共经过以下路径：

手机 -> 路由器 -> 电信机房 -> 服务器

其中，每个节点都有一个MTU值，如下

1500       1500                  1500

手机  ->  路由器  ->  电信机房  ->  服务器

假设现在我把手机的MTU最大值设置成了1700，然后发送了一个超大的ip数据包（2000），这时候在以外网传输的时候会被拆成2个包，一个1700，一个300，然后加上头信息进行传输。

1700     1500                1500
手机 ->  路由器 -> 电信机房 ->  服务器

路由器接收到了一个1700的帧，发现大于自己设置的最大值：1500，如果IP包DF标志位为1，也就是不允许分包，那么路由器直接就把这个包丢弃了，根本就不会到达电信机房，也就到不了服务器了，所以，到这里我们就会发现，MTU其实就是在每一个节点的管控值，只要是大于这个值的数据帧，要么选择分片，要么直接丢弃。

为什么是1500？

其实一个标准的以太网数据帧大小是：1518，头信息有14字节，尾部校验和FCS占了4字节，所以真正留给上层协议传输数据的大小就是：1518 - 14 - 4 = 1500，那么，1518这个值又是从哪里来的呢？

假设取一个更大的值

假设MTU值和IP数据包大小一致，一个IP数据包的大小是：65535，那么加上以太网帧头和尾，一个以太网帧的大小就是：65535 + 14 + 4 = 65553，看起来似乎很完美，发送方也不需要拆包，接收方也不需要重组。

那么假设我们现在的带宽是：100Mbps，因为以太网帧是传输中的最小可识别单元，再往下就是0101所对应的光信号了，所以我们的一条带宽同时只能发送一个以太网帧。如果同时发送多个，那么对端就无法重组成一个以太网帧了，在100Mbps的带宽中（假设中间没有损耗），我们计算一下发送这一帧需要的时间：

( 65553 * 8 ) / ( 100 * 1024 * 1024 ) ≈ 0.005(s)

在100M网络下传输一帧就需要5ms，也就是说这5ms其他进程发送不了任何数据。如果是早先的电话拨号，网速只有2M的情况下：

( 65553 * 8 ) / ( 2 * 1024 * 1024 ) ≈ 0.100(s)

100ms，这简直是噩梦。其实这就像红绿灯，时间要设置合理，交替通行，不然同一个方向如果一直是绿灯，那么另一个方向就要堵成翔了。

既然大了不行，那设置小一点可以么？

假设MTU值设置为100，那么单个帧传输的时间，在2Mbps带宽下需要

( 100 * 8 ) / ( 2 * 1024 * 1024 ) * 1000 ≈ 5(ms)

时间上已经能接受了，问题在于，不管MTU设置为多少，以太网头帧尾大小是固定的，都是14 + 4，所以在MTU为100的时候，一个以太网帧的传输效率为：

( 100 - 14 - 4 ) / 100 = 82%

写成公式就是：( T - 14 - 4 ) / T，当T趋于无穷大的时候，效率接近100%，也就是MTU的值越大，传输效率最高，但是基于上一点传输时间的问题，来个折中的选择吧，既然头加尾是18，那就凑个整来个1500，总大小就是1518，传输效率：

1500 / 1518 =  98.8%

100Mbps传输时间：

( 1518 * 8 ) / ( 100 * 1024 * 1024 ) * 1000 = 0.11(ms)

2Mbps传输时间：

( 1518 * 8 ) / ( 2 * 1024 * 1024 ) * 1000 = 5.79(ms)

总体上时间都还能接受

最小值被限制在64

这个其实和以太网帧在半双工的碰撞有关

结论

1518这个值是考虑到传输效率以及传输时间而折中选择的一个值，并且由于目前网络链路中的节点太多，其中某个节点的MTU值如果和别的节点不一样，就很容易带来拆包重组的问题，甚至会导致无法发送.