网络适​​配器上的 MTU 是什么？错误的 MTU 会导致哪些问题？

Question

网络接口上的 MTU 值是多少？它的值对网络有何影响？我如何检查它是什么并更改它？如何知道网络运行的 MTU 是多少？

Answer 1

MTU（即最大传输单元）是可以通过接口传输的最大有效负载。有效负载包括任何 L3 标头，例如 TCP/IP，但不包括第 2 层标头，例如以太网帧标头。

对于以太网，MTU 通常为 1500 字节。这意味着 TCP/IP 数据包最多可达 1500 字节。此外，还有一个以太网帧头，因此通过线路传输的以太网帧总数为 1518 字节。使用 VLAN 标记后，该值会增加到 1522B，MTU 为 1500B。

常用MTU值

对于家庭网络，1500B 是 Wi-Fi 和以太网的通用值。虽然 Wi-Fi 和以太网上的帧不同，但两者都能够处理 1500B 有效负载。Wi-Fi 的最大值为 2304B。对于以太网，最大的常见大小是 9000B，但也可以使用更大的大小。

一般来说，Wi-Fi 和以太网中的 MTU 为 1500B，除非有令人信服的理由，否则不应更改此值 - 因为更改 MTU 会破坏预期行为。

PPPoE 是一个常见的例外；由于 PPPoE 运行在以太网之上，因此它必须适合以太网的 1500B 帧。PPPoE 的报头为 8 个字节，因此可用的 MTU 为 1492B。请注意，即使 Internet 连接的 MTU 为 1492B，您的本地网络也可以在 1500B MTU 上运行，这要归功于路径 MTU 发现。如果大部分流量流向互联网，您可以降低 MTU，但这样做不会获得显着收益，并且可能会破坏该过程，因为设备期望MTU 为 1500B。

MTU设置错误会导致什么问题

同一网络中不同的MTU

大于 MTU 的帧将被网卡默默丢弃。如果您的 MTU 不同，这意味着一台主机可能会发送网络上其他主机无法接收的帧。这种行为可能很奇怪。

例如，登录和 ssh 可能工作正常，因为 ssh 发送许多小数据包以减少延迟，但 scp 可能会失败，因为 scp 在传输文件时使用较大的数据包，而不是屏幕内容或按键，并且不必等待数据。诸如此类的工具ping可能不会指示默认负载大小的错误。

还可以体验到，连接在一个方向上起作用，但在另一个方向上不起作用。当将数据从主机 A 复制到主机 B 时，SCP 可能会起作用，但在尝试从主机 B 复制到主机 A 时会失败。

结果是，如果您没有认识到症状并且偏执地检查和验证 MTU 设置，则 MTU 不匹配可能很难诊断...

同一广播网段上的每台计算机都应具有相同的 MTU 设置。这包括同一 L2 系统中存在不同接入技术的情况，例如 WiFi 和以太网。

如何找到网络的 MTU？

你不能。第 2 层以太网中没有报告 MTU 的机制。如果数据包太大，收件人就不会收到 - 但除了错误的 MTU 之外，没有回复可能还有其他原因。

作为管理员，您必须确保同一第 2 层网段上的所有设备具有相同的 MTU 设置。对于以太网和 WiFi，该值应始终为 1500 字节，除非您有不同设置的原因。

在网络之间（例如数据包路由的地方），您可以发现使用的路径 MTU tracepath example.org- 但这只会告诉您哪些主机认为它们可以使用。如果主机配置错误，将会失败。

网络之间的 MTU 变化

当网络改变传输接口时，MTU 可能会发生变化。发生这种情况的一种情况是带有 PPPoE 的 ADSL 接口。由于以太网有 1500B 有效负载，而 PPP 占用 8 个字节，因此我们最终在 PPPoE 接口上得到 1492B 有效负载。在这种情况下，中断发生在路由接口处，因此 TCP/IP 数据包可能会被分段，或者路径 MTU 发现将调整最大分段大小，这是 TCP/IP 的相关概念。

如果收到太大的数据包并将其转发到无法容纳的接口，则可能会发生以下两种情况之一：

1. 如果设置了不分段位 (DF) (IPv4)，它将被丢弃，并且发送方将意识到它太大。
2. 如果未设置 DF，数据包将被分段并作为两个分段发送。

由于 PPPoE 造成 MTU 中断，因此它处于路由边界。从 PPP 链路创建的 PPP 接口与任何以太网接口不在同一 L2 域中。

什么是路径 MTU 发现

PMTUD是一种用于发现给定路径的 MTU 的技术。请注意，它依赖于 ICMP，在某些网络上可能会被阻止。

但是，如果同一网络上的不同设备具有不同的 MTU 值，则路径 MTU 检测将不起作用。它依赖于接收设置了“不分段”位的数据包的设备，但该数据包太大而无法通过目标链路。但是，如果不匹配，它可能适合目标链路 - 但如果目标的 MTU 较低，则不会被目标接收。

什么是MSS？

最大段大小是 TCP/IP 标头中的一个字段。它指定允许有多大的有效负载，并具有与MTU相关的功能。但它不是 MTU。

此外，TCP/IP 具有调整 MSS 的机制。它可能因通信伙伴而异，并且可能因同一 TCP/IP 流而异。

什么可以设置MTU？

一般来说，可以通过三件事在物理接口上设置 MTU：

1. 标准设置，例如以太网和 Wi-Fi 的 1500B
2. 用户更改默认值
3. DHCP 或 IPv6 RA 设置 MTU

无法根据通信伙伴动态设置。

Linux 上的 MTU

虽然这是为 Ubuntu 编写的，但这对于所有 Linux 现代 Linux 发行版都是通用的。

该命令ip link可用于显示 MTU：

$ ip link
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN mode DEFAULT group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
2: enp0s31f6: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP mode DEFAULT group default qlen 1000
    link/ether aa:bb:cc:dd:ee:ff brd ff:ff:ff:ff:ff:ff

这里我们可以看到Loopback接口的MTU是65536B，而enp0s31f6以太网接口的MTU是1500B。

可以使用 进行设置ip link set dev <interface> mtu <value>，其中<interface>是接口名称。ip link set dev enp0s31f6 mtu 1400会将 MTU 设置为emp0s31f61400 字节。

我应该改变它吗？

一般来说，没有。如果您需要更改它，您可能知道如何做以及为什么需要这样做。主要情况是为高速网络（例如 10Gb 以太网及更快的网络）增加它。

我从事网络工作多年，还没有见过 MTU 未设置为 1500B 的通用网络。该价值在以太网和 Wi-Fi 上根深蒂固，在数据中心网络等专门环境之外对其进行更改将破坏预期行为。

巨型帧

随着更高网络速度的出现，帧间空间和标头的开销变得更加显着。这种情况下的常见大小是 9000B MTU，这可能需要达到线路速度。

其他大小也用于各种特殊目的，以容纳 MLPS 等有效负载或匹配虚拟化系统中的页面大小。然而，这属于专用网络的范畴。

（注意：我知道以太网通常以八位字节而不是字节来指定。但是，一个字节=一个八位字节。为了避免混淆，我在这个答案中使用了字节。）