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TCP/IP详解--以太网帧结构 IP层关注的MTU 网络中MSS大小

分类: 文章 • 2023-11-21 10:11:52
                对于千兆以太网，每秒能传输1000Mbit数据，即125000000B/s，每个以太网frame的固定开销有：前导码和帧开始符preamble(8B)、MAC(12B)、type(2B)、payload(46B~1500B)、CRC(4B)、gap(12B)，因此最小的以太网帧是84B，每秒可以发送1488000帧。最大的以太网帧是1538B，每秒可发送81274帧。接下来算TCP有效负荷：一个TCP segment包含IP header（20B）和TCP header(20B),还有Timestamp option（12B），因此TCP的最大吞吐量是81274*（1500-51）=117MB/s。
        上面的解释是正确的：

结构

在以太网链路上的数据包称作以太帧。以太帧起始部分由前导码和帧开始符组成。后面紧跟着一个以太网报头，以MAC地址说明目的地址和源地址。帧的中部是该帧负载的包含其他协议报头的数据包(例如IP协议)。以太帧由一个32位冗余校验码结尾。它用于检验数据传输是否出现损坏。

        来自线路的二进制数据包称作一个帧。从物理线路上看到的帧，除其他信息外，还可看到前导码和帧开始符。任何物理硬件都会需要这些信息。

下面的表格显示了在以1500个八位元组为MTU传输(有些吉比特以太网甚至更高速以太网支持更大的帧，称作巨型帧)时的完整帧格式。[note 2] 一个八位元组是八个位组成的数据(也就是现代计算机的一个字节)。

TCP/IP详解--以太网帧结构 IP层关注的MTU 网络中MSS大小

前导码和帧开始符

参见：Syncword

一个帧以7个字节的前导码和1个字节的帧开始符作为帧的开始。快速以太网之前，在线路上帧的这部分的位模式是10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101011。由于在传输一个字节时最不重要的位最先传输(即低位最先传输)，因此其相应的16进制表示为0x55 0x55 0x55 0x55 0x55 0x55 0x55 0xD5。

10/100M 网卡(MII PHY)一次传输4位(一个半字)。因此前导符会成为7组0x5+0x5,而帧开始符成为0x5+0xD。1000M网卡(GMII)一次传输8位，而10Gbit/s(XGMII) PHY芯片一次传输32位。 注意当以octet描述时，先传输7个01010101然后传输11010101。由于8位数据的低4位先发送，所以先发送帧开始符的0101，之后发送1101。

报头

报头包含源地址和目标地址的MAC地址，以太类型字段和可选的用于说明VLAN成员关系和传输优先级的IEEE 802.1Q VLAN 标签。

帧校验码

帧校验码是一个32位循环冗余校验码，以便验证帧数据是否被损坏。

帧间距

当一个帧发送出去之后，发送方在下次发送帧之前，需要再发送至少12个octet的空闲线路状态码。

（PS:其实可以这么简单的理解，在以太网传输帧时，一帧数据最大是1538，出去以太网帧头帧尾这些附带数据外，以太网帧的最大负载就是1500字节，那么这1500个字节是来自上层协议总的数据包，在网络层中IP头有20个字节，也就是说在IP层可以接受上层协议最多的字节就是1480，在传输层中，如果使用TCP的话，除去TCP的头，还有12字节为TCP的时间戳，在传输层可以接受上层协议的最大数据就是1480-20--12=1448字节），这1448字节就是应用层的最大负载数据，这么一来，如果使用TCP作为传输层协议传输数据时，应用层每包的数据不要超过1448字节，不然会造成分包的操作。TCP的协议数据单元被称为段。

参考http://blog.****.net/yusiguyuan/article/details/21439903

           

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