鸟哥私房菜基础网络概念3

2.2.5 MTU 最大传输单位

通过上面 MAC 封装的定义，现在我们知道标准以太网络讯框所能传送的数据量最大可以到达 1500 bytes ， 这个数值就被我们称为 MTU (Maximum Transmission Unit, 最大传输单位)。 你得要注意的是，每种网络接口的 MTU 都不相同，因此有的时候在某些网络文章上面你会看到 1492 bytes 的 MTU 等等。不过，在以太网络上，标准的定义就是 1500 bytes。

在待会儿会介绍到的 IP 封包中，这个 IP 封包最大可以到 65535 bytes，比 MTU 还要大呢！既然礼物 (IP) 都比盒子 (MAC) 大，那怎么可能放的进去啊？所以啰， IP 封包是可以进行拆解的，然后才能放到 MAC 当中啊！等到数据都传到目的地， 再由目的地的主机将他组装回来就是了。所以啰，如果 MTU 能够大一些的话，那么 IP 封包的拆解情况就会降低， 封包与封包传送之间的等待时间 (前一小节提到的 96 bit time) 也会减少，就能够增加网络频宽的使用啰！

为了这个目的，所以 Gigabit 的以太网络媒体才有支持 Jumbo frame 的嘛！这个 Jumbo frame 一般都定义到 9000bytes。 那你会说，既然如此，我们的 MTU 能不能改成 9000bytes 呢？这样一来不就能够减少数据封包的拆解，以增加网络使用率吗？ 是这样没错，而且，你也确实可以在 Linux 系统上更改 MTU 的！但是，如果考虑到整个网络，那么我们不建议你修改这个数值。 为什么呢？

我们的封包总是需要在 Internet 上面跑吧？你无法确认所有的网络媒体都是支持那么大的 MTU 对吧！ 如果你的 9000 bytes 封包通过一个不支持 Jumbo frame 的网络媒体时，好一点的是该网络媒体 (例如 switch/router 等) 会主动的帮你重组而进行传送，差一点的可能就直接回报这个封包无效而丢弃了～这个时候可就糗大啰～ 所以， MTU 设定为 9000 这种事情，大概仅能在内部网络的环境中作～举例来说，很多的内部丛集系统 (cluster) 就将他们的内部网络环境 MTU 设定为 9000，但是对外的适配卡可还是原本的标准 1500 喔！ ^_^

也就是说，不论你的网络媒体支持 MTU 到多大，你必须要考虑到你的封包需要传到目的地时， 所需要经过的所有网络媒体，然后再来决定你的 MTU 设定才行。就因为这样，我们才不建议你修改标准以太网络的 MTU 嘛！

Tips:

早期某些网络媒体 (例如 IP 分享器) 支持的是 802.2, 802.3 标准所组合成的 MAC 封装，它的 MTU 就是 1492 ， 而且这些设备可能不会进行封包重组，因此早期网络上面常常有朋友问说，他们连上某些网站时，总是会联机逾时而断线。 但透过修改客户端的 MTU 成为 1492 之后，上网就没有问题了。原因是什么呢？读完上头的数据，您应该能理解了吧？^_^

2.2.6 集线器、交换器与相关机制

· 共不共享很重要，集线器还是交换器？ (注11)

刚刚我们上面提到了，当一个很忙碌的网络在运作时，集线器 (hub) 这个网络共享媒体就可能会发生碰撞的情况， 这是因为 CSMA/CD 的缘故。那有没有办法避免这种莫名其妙的封包碰撞情况呢？有的，那就使用非共享媒体的交换器即可啊！

交换器 (switch) 等级非常多，我们这里仅探讨支持 OSI 第二层的交换器。交换器与集线器最大的差异，在于交换器内有一个特别的内存， 这个内存可以记录每个 switch port 与其连接的 PC 的 MAC 地址，所以，当来自 switch 两端的 PC 要互传数据时，每个讯框将直接透过交换器的内存数据而传送到目标主机上！ 所以 switch 不是共享媒体，且 switch 的每个埠口 (port) 都具有独立的频宽喔！

举例来说，10/100 的 Hub 上连结 5 部主机，那么整个 10/100Mbps 是分给这五部主机的， 所以这五部主机总共只能使用 10/100Mbps 而已。那如果是 switch 呢？由于『每个 port 都具有 10/100Mbps 的频宽』， 所以就看你当时的传输行为是如何啰！举例来说，如果是底下的状况时，每个联机都是 10/100 Mbps 的。



图 2.2-5、交换器每个埠口的频宽使用示意图

A 传送到 D 与 B 传送到 C 都独自拥有 10/100Mbps 的频宽，两边并不会互相影响！ 不过，如果是 A 与 D 都传给 C 时，由于 C port 就仅有 10/100Mbps ，等于 A 与 D 都需要抢 C 节点的 10/100Mbps 来用的意思。 总之，你就是得要记得的是，switch 已经克服了封包碰撞的问题，因为他有个 switch port 对应 MAC 的相关功能， 所以 switch 并非共享媒体喔！同时需要记得的是，现在的 switch 规格很多， 在选购的时候，千万记得选购可以支持全双工/半双工，以及支持 Jumbo frame 的为佳！

· 什么是全双工/半双工(full-duplex, half-duplex)

前面谈到网络线时，我们知道八蕊的网络线实际上仅有两对被使用，一对是用在传送，另一对则是在接收。 如果两端的 PC 同时支持全双工时，那表示 Input/Output 均可达到 10/100Mbps， 亦即数据的传送与接收同时均可达到 10/100bps 的意思，总频宽则可达到 20/200Mbps 啰 (其实是有点语病的，因为 Input 可达 10/100Mbps， output 可达 10/100Mbps ， 而不是 Input 可直接达到 20/200Mbps 喔！)如果你的网络环境想要达到全双工时， 使用共享媒体的 Hub 是不可能的，因为网络线脚位的关系，无法使用共享媒体来达到全双工的！ 如果你的 switch 也支持全双工模式，那么在 switch 两端的 PC 才能达到全双工喔！

· 自动协调速度机制 (auto-negotiation)：

我们都知道现在的以太网络卡是可以向下支持的，亦即是 Gigabit 网络卡可以与早期的 10/100Mbps 网络卡连结而不会发生问题。但是，此时的网络速度是怎样判定呢？ 早期的 switch/hub 必须要手动切换速度才行，新的 hub/switch 因为有支持 auto-negotiation 又称为 N-Way 的功能，他可自动的协调出最高的传输速度来沟通喔！如果有 Gigabit 与 10/100Mbps 在 switch 上面， 则 N-Way 会先使用最高的速度 (gigabit) 测试是否能够全部支持，如果不行的话，就降速到下一个等级亦即 100 Mbps 的速度来运作的！

· 自动分辨网络线跳线或并行线 (Auto MDI/MDIX)：

那么我们是否需要自行分辨并行线与跳线呢？不需要啦！因为 switch 若含有auto MDI/MDIX 的功能时， 会自动分辨网络线的脚位来调整联机的，所以你就不需要管你的网络线是跳线还是并行线啰！方便吧！ ^_^

· 讯号衰减造成的问题

由于电子讯号是会衰减的，所以当网络线过长导致电子讯号衰减的情况严重时， 就会导致联机质量的不良了。因此，连结各个节点的网络线长度是有限制的喔！ 不过，一般来说，现今的以太网络 CAT5 等级的网络线大概都可以支持到 100 公尺的长度， 所以应该无庸担心才是吶！

但是，造成讯号衰减的情况并非仅有网络线长度而已！如果你的网络线折得太严重(例如在门边常常被门板压，导致变形) ，或者是自行压制网络线接头，但是接头部分的八蕊蕊线缠绕度不足导致电磁干扰严重， 或者是网络线放在户外风吹日晒导致脆化的情况等等，都会导致电子讯号传递的不良而造成联机质量恶劣， 此时常常就会发现偶而可以联机、有时却又无法联机的问题了！因此，当你需要针对企业内部来架设整体的网络时， 注意结构化布线可是很重要的喔！

· 结构化布线

所谓的结构化布线指的是将各个网络的组件分别拆开，分别安装与布置到企业内部， 则未来想要提升网络硬件等级或者是移动某些网络设备时，只需要更动类似配线盘的机柜处， 以及末端的墙上预留孔与主机设备的联机就能够达到目的了。例如底下的图示：



图 2.2-6、结构化布线简易图标

在墙内的布线需要很注意，因为可能一布线完成后就使用 5-10 年以上喔！那你需要注意的仅有末端墙上的预留孔以及配线端部分。 事实上，光是结构化布线所需要选择的网络媒体与网络线的等级，还有机柜、机架，以及美化与隐藏网络线的材料等等的挑选， 以及实际施工所需要注意的事项，还有所有硬件、施工所需要注意的标准规范等等， 已经可以写满厚厚一本书，而鸟哥这里的文章旨在介绍一个中小企业内部主机数量较少的环境， 所以仅提到最简单的以一个或两个交换器 (swtich) 串接所有网络设备的小型星形联机状态而已。

如果你有需要相关硬件结构化布线的信息，可以参考风信子兄翻译的『Swtich and Fast 以太网络』一书的后半段！至于网络上的高手吗？你可以前往酷学园请教 ZMAN (http://http://wordpress.morezman.com/) 大哥喔！