鳥哥私房菜基礎網路概念3

 2.2.5 MTU 最大傳輸單位

通過上面 MAC 封裝的定義，現在我們知道標準乙太網路絡訊框所能傳送的資料量最大可以到達 1500 bytes ， 這個數值就被我們稱為 MTU (Maximum Transmission Unit, 最大傳輸單位)。 你得要注意的是，每種網路介面的 MTU 都不相同，因此有的時候在某些網路文章上面你會看到 1492 bytes 的 MTU 等等。不過，在乙太網路絡上，標準的定義就是 1500 bytes。

在待會兒會介紹到的 IP 封包中，這個 IP 封包最大可以到 65535 bytes，比 MTU 還要大呢！既然禮物 (IP) 都比盒子 (MAC) 大，那怎麼可能放的進去啊？所以囉， IP 封包是可以進行拆解的，然後才能放到 MAC 當中啊！等到資料都傳到目的地， 再由目的地的主機將他組裝回來就是了。所以囉，如果 MTU 能夠大一些的話，那麼 IP 封包的拆解情況就會降低， 封包與封包傳送之間的等待時間 (前一小節提到的 96 bit time) 也會減少，就能夠增加網路頻寬的使用囉！

為了這個目的，所以 Gigabit 的乙太網路絡媒體才有支援 Jumbo frame 的嘛！這個 Jumbo frame 一般都定義到 9000bytes。 那你會說，既然如此，我們的 MTU 能不能改成 9000bytes 呢？這樣一來不就能夠減少資料封包的拆解，以增加網路使用率嗎？ 是這樣沒錯，而且，你也確實可以在 Linux 系統上更改 MTU 的！但是，如果考慮到整個網路，那麼我們不建議你修改這個數值。 為什麼呢？

我們的封包總是需要在 Internet 上面跑吧？你無法確認所有的網路媒體都是支援那麼大的 MTU 對吧！ 如果你的 9000 bytes 封包通過一個不支援 Jumbo frame 的網路媒體時，好一點的是該網路媒體 (例如 switch/router 等) 會主動的幫你重組而進行傳送，差一點的可能就直接回報這個封包無效而丟棄了～這個時候可就糗大囉～ 所以， MTU 設定為 9000 這種事情，大概僅能在內部網路的環境中作～舉例來說，很多的內部叢集系統 (cluster) 就將他們的內部網路環境 MTU 設定為 9000，但是對外的適配卡可還是原本的標準 1500 喔！ ^_^

也就是說，不論你的網路媒體支援 MTU 到多大，你必須要考慮到你的封包需要傳到目的地時， 所需要經過的所有網路媒體，然後再來決定你的 MTU 設定才行。就因為這樣，我們才不建議你修改標準乙太網路絡的 MTU 嘛！

 

Tips:
早期某些網路媒體 (例如 IP 分享器) 支援的是 802.2, 802.3 標準所組合成的 MAC 封裝，它的 MTU 就是 1492 ， 而且這些裝置可能不會進行封包重組，因此早期網路上面常常有朋友問說，他們連上某些網站時，總是會聯機逾時而斷線。 但透過修改用戶端的 MTU 成為 1492 之後，上網就沒有問題了。原因是什麼呢？讀完上頭的資料，您應該能理解了吧？^_^ 

 

2.2.6 集線器、交換器與相關機制

· 共不共用很重要，集線器還是交換器？ (注11)

剛剛我們上面提到了，當一個很忙碌的網路在運作時，集線器 (hub) 這個網際網路共用媒體就可能會發生碰撞的情況， 這是因為 CSMA/CD 的緣故。那有沒有辦法避免這種莫名其妙的封包碰撞情況呢？有的，那就使用非共用媒體的交換器即可啊！

交換器 (switch) 等級非常多，我們這裡僅探討支援 OSI 第二層的交換器。交換器與集線器最大的差異，在於交換器內有一個特別的記憶體， 這個記憶體可以記錄每個 switch port 與其串連的 PC 的 MAC 地址，所以，當來自 switch 兩端的 PC 要互傳資料時，每個訊框將直接透過交換器的記憶體資料而傳送到目標主機上！ 所以 switch 不是共用媒體，且 switch 的每個埠口 (port) 都具有獨立的頻寬喔！

舉例來說，10/100 的 Hub 上連結 5 部主機，那麼整個 10/100Mbps 是分給這五部主機的， 所以這五部主機總共只能使用 10/100Mbps 而已。那如果是 switch 呢？由於『每個 port 都具有 10/100Mbps 的頻寬』， 所以就看你當時的傳輸行為是如何囉！舉例來說，如果是底下的狀況時，每個聯機都是 10/100 Mbps 的。

 

圖 2.2-5、交換器每個埠口的頻寬使用

A 傳送到 D 與 B 傳送到 C 都獨自擁有 10/100Mbps 的頻寬，兩邊並不會互相影響！ 不過，如果是 A 與 D 都傳給 C 時，由於 C port 就僅有 10/100Mbps ，等於 A 與 D 都需要搶 C 節點的 10/100Mbps 來用的意思。 總之，你就是得要記得的是，switch 已經克服了封包碰撞的問題，因為他有個 switch port 對應 MAC 的相關功能， 所以 switch 並非共用媒體喔！同時需要記得的是，現在的 switch 規格很多， 在選購的時候，千萬記得選購可以支援全雙工系統/半雙工，以及支援 Jumbo frame 的為佳！

· 什麼是全雙工系統/半雙工(full-duplex, half-duplex)

前面談到網路線時，我們知道八蕊的網路線實際上僅有兩對被使用，一對是用在傳送，另一對則是在接收。 如果兩端的 PC 同時支援全雙工系統時，那表示 Input/Output 均可達到 10/100Mbps， 亦即資料的傳送與接收同時均可達到 10/100bps 的意思，總頻寬則可達到 20/200Mbps 囉 (其實是有點語病的，因為 Input 可達 10/100Mbps， output 可達 10/100Mbps ， 而不是 Input 可直接達到 20/200Mbps 喔！)如果你的網路環境想要達到全雙工系統時， 使用共用媒體的 Hub 是不可能的，因為網路線腳位的關係，無法使用共用媒體來達到全雙工系統的！ 如果你的 switch 也支援全雙工系統模式，那麼在 switch 兩端的 PC 才能達到全雙工系統喔！

· 自動協調速度機制 (auto-negotiation)：

我們都知道現在的乙太網路絡卡是可以向下支援的，亦即是 Gigabit 網路卡可以與早期的 10/100Mbps 網路卡連結而不會發生問題。但是，此時的網路速度是怎樣判定呢？ 早期的 switch/hub 必須要手動切換速度才行，新的 hub/switch 因為有支援 auto-negotiation 又稱為 N-Way 的功能，他可自動的協調出最高的傳輸速度來溝通喔！如果有 Gigabit 與 10/100Mbps 在 switch 上面， 則 N-Way 會先使用最高的速度 (gigabit) 測試是否能夠全部支援，如果不行的話，就降速到下一個等級亦即 100 Mbps 的速度來運作的！

· 自動分辨網路線跳線或並行線 (Auto MDI/MDIX)：

那麼我們是否需要自行分辨並行線與跳線呢？不需要啦！因為 switch 若含有auto MDI/MDIX 的功能時， 會自動分辨網路線的腳位來調整聯機的，所以你就不需要管你的網路線是跳線還是並行線囉！方便吧！ ^_^

· 訊號衰減造成的問題

由於電子訊號是會衰減的，所以當網路線過長導致電子訊號衰減的情況嚴重時， 就會導致聯機品質的不良了。因此，連結各個節點的網路線長度是有限制的喔！ 不過，一般來說，現今的乙太網路絡 CAT5 等級的網路線大概都可以支援到 100 公尺的長度， 所以應該無庸擔心才是吶！

但是，造成訊號衰減的情況並非僅有網路線長度而已！如果你的網路線折得太嚴重(例如在門邊常常被門板壓，導致變形) ，或者是自行壓制網路線接頭，但是接頭部分的八蕊蕊線纏繞度不足導致電磁幹擾嚴重， 或者是網路線放在戶外風吹日晒導致脆化的情況等等，都會導致電子訊號傳遞的不良而造成聯機品質惡劣， 此時常常就會發現偶而可以聯機、有時卻又無法聯機的問題了！因此，當你需要針對企業內部來架設整體的網路時， 注意結構化布線可是很重要的喔！

· 結構化布線

所謂的結構化布線指的是將各個網路的組件分別拆開，分別安裝與布置到企業內部， 則未來想要提升網路硬體等級或者是移動某些網路裝置時，只需要更動類似配線盤的機櫃處， 以及末端的牆上預留孔與主機裝置的聯機就能夠達到目的了。例如底下的圖示：

圖 2.2-6、結構化布線簡易表徵圖

在牆內的布線需要很注意，因為可能一布線完成後就使用 5-10 年以上喔！那你需要注意的僅有末端牆上的預留孔以及配線端部分。 事實上，光是結構化布線所需要選擇的網路媒體與網路線的等級，還有機櫃、機架，以及美化與隱藏網路線的材料等等的挑選， 以及實際施工所需要注意的事項，還有所有硬體、施工所需要注意的標準規範等等， 已經可以寫滿厚厚一本書，而鳥哥這裡的文章旨在介紹一個中小企業內部主機數量較少的環境， 所以僅提到最簡單的以一個或兩個交換器 (swtich) 串接所有網路裝置的小型星形聯機狀態而已。

如果你有需要相關硬體結構化布線的資訊，可以參考風信子兄翻譯的『Swtich and Fast 乙太網路絡』一書的後半段！至於網路上的高手嗎？你可以前往酷學園請教 ZMAN (http://http://wordpress.morezman.com/) 大哥喔！