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什麼是MTU

Maximum Transmission Unit，縮寫MTU，中文名是：最大傳輸單元。

這是哪一層網路的概念？

從下面這個表格中可以看到，在7層網路協議中，MTU是資料鏈路層的概念。MTU限制的是資料鏈路層的payload，也就是上層協議的大小，例如IP，ICMP等。

MTU有什麼用？

舉一個最簡單的場景，你在家用自己的筆記本上網，用的是路由器，路由器連線電信網路，然後訪問了www.baidu.com，從你的筆記本出發的一個乙太網資料幀總共經過了以下路徑：

筆記本 -> 路由器 -> 電信機房 -> 伺服器
 

其中，每個節點都有一個MTU值，如下：

1500     1500                 1500
筆記本 -> 路由器 -> 電信機房  -> 伺服器

假設現在我把筆記本的MTU最大值設定成了1700，然後傳送了一個超大的ip資料包（2000），這時候在以外網傳輸的時候會被拆成2個包，一個1700，一個300，然後加上頭資訊進行傳輸。

1700     1500                1500
筆記本 -> 路由器 -> 電信機房 -> 伺服器

路由器接收到了一個1700的幀，發現大於自己設定的最大值：1500，如果IP包DF標誌位為1，也就是不允許分包，那麼路由器直接就把這個包丟棄了，根本就不會到達電信機房，也就到不了伺服器了，所以，到這裡我們就會發現，MTU其實就是在每一個節點的管控值，只要是大於這個值的資料幀，要麼選擇分片，要麼直接丟棄。

為什麼是1500？

其實一個標準的乙太網資料幀大小是：1518，頭資訊有14位元組，尾部校驗和FCS佔了4位元組，所以真正留給上層協議傳輸資料的大小就是：1518 - 14 - 4 = 1500，那麼，1518這個值又是從哪裡來的呢？

假設取一個更大的值

假設MTU值和IP資料包大小一致，一個IP資料包的大小是：65535，那麼加上乙太網幀頭和為，一個乙太網幀的大小就是：65535 + 14 + 4 = 65553，看起來似乎很完美，傳送方也不需要拆包，接收方也不需要重組。

那麼假設我們現在的頻寬是：100Mbps，因為乙太網幀是傳輸中的最小可識別單元，再往下就是0101所對應的光訊號了，所以我們的一條頻寬同時只能傳送一個乙太網幀。如果同時傳送多個，那麼對端就無法重組成一個乙太網幀了，在100Mbps的頻寬中（假設中間沒有損耗），我們計算一下發送這一幀需要的時間：

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

在100M網路下傳輸一幀就需要5ms，也就是說這5ms其他程序傳送不了任何資料。如果是早先的電話撥號，網速只有2M的情況下：

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

100ms，這簡直是噩夢。其實這就像紅綠燈，時間要設定合理，交替通行，不然同一個方向如果一直是綠燈，那麼另一個方向就要堵成翔了。

既然大了不行，那設定小一點可以麼？

假設MTU值設定為100，那麼單個幀傳輸的時間，在2Mbps頻寬下需要：

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

時間上已經能接受了，問題在於，不管MTU設定為多少，乙太網頭幀尾大小是固定的，都是14 + 4，所以在MTU為100的時候，一個乙太網幀的傳輸效率為：

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

寫成公式就是：( T - 14 - 4 ) / T，當T趨於無窮大的時候，效率接近100%，也就是MTU的值越大，傳輸效率最高，但是基於上一點傳輸時間的問題，來個折中的選擇吧，既然頭加尾是18，那就湊個整來個1500，總大小就是1518，傳輸效率：

1500 / 1518 =  98.8%

100Mbps傳輸時間：

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

2Mbps傳輸時間：

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

總體上時間都還能接受

最小值被限制在64

為什麼是64呢？

這個其實和乙太網幀在半雙工下的碰撞有關，感興趣的同學可以自行去搜索。

在我玩遊戲的時候，為什麼把MTU改成1480就不卡了？

路由器預設值大多都是1500，理論上是沒有問題的，那為什麼我玩遊戲的時候改成1480才能流暢呢？原因在於當時我使用的是ADSL上網的方式，ADSL使用的PPPoE協議。

PPPoE

PPPoE協議介於乙太網和IP之間，協議分為兩部分，PPP( Point to Point Protocol )和oE( over Ethernet )，也就是乙太網上的PPP協議，而PPPoE協議頭資訊為:

| VER(4bit) | TYPE(4bit) | CODE(8bit) | SESSION-ID(16bit) | LENGTH(16bit) |

這裡總共是48位，也就是6個位元組，那麼另外2個位元組是什麼呢？答案是PPP協議的ID號，佔用兩個位元組，所以在PPPoE環境下，最佳MTU值應該是：1500 - 4 - 2 = 1492。

我的上網方式

當時我的上網路徑如下：

PC -> 路由器 -> 電信

我在路由器進行撥號，然後PC連線路由器進行上網。

最根本原因

問題就出在路由器撥號，如果是PC撥號，那麼PC會進行PPPoE的封裝，會按照MTU:1492來進行乙太網幀的封裝，即使通過路由器，路由器這時候也只是轉發而已，不會進行拆包。

而當用路由器撥號時，PC並不知道路由器的通訊方式，會以網絡卡的設定，預設1500的MTU來進行乙太網幀的封裝，到達路由器時，由於路由器需要進行PPPoE協議的封裝，加上8位元組的頭資訊，這樣一來，就必須進行拆包，路由器把這一幀的內容拆成兩幀傳送，一幀是1492，一幀是8，然後分別加上PPPoE的頭進行傳送。

平時玩遊戲不卡，是因為資料量路由器還處理得過來，而當進行群怪AOE的時候，由於短時間資料量過大，路由器處理不過來，就會發生丟包卡頓的情況，也就掉線了。

帖子裡面提到的1480，猜測可能是儘量設小一點，避免二次撥號帶來的又一次PPPoE的封裝，因為時間久遠，沒辦法回到當時的場景再去抓包了。

結論

1518這個值是考慮到傳輸效率以及傳輸時間而折中選擇的一個值，並且由於目前網路鏈路中的節點太多，其中某個節點的MTU值如果和別的節點不一樣，就很容易帶來拆包重組的問題，甚至會導致無法傳送。