為什么以太網(wǎng)的最小數(shù)據(jù)幀長度為64字節(jié)？

CSMA/CD沖突避免的方法：先聽后發(fā)、邊聽邊發(fā)、隨機延遲后重發(fā)。一旦發(fā)生沖突，必須讓每臺主機都能檢測到。關(guān)于最小發(fā)送間隙和最小幀長的規(guī)定也是為了避免沖突。
以太網(wǎng)是不可靠的，這意味著它并不知道對方有沒有收到自己發(fā)出的數(shù)據(jù)包，但如果他發(fā)出的數(shù)據(jù)包發(fā)生錯誤，他會進行重傳。以太網(wǎng)的錯誤主要是發(fā)生碰撞，碰撞是指兩臺機器同時監(jiān)聽到網(wǎng)絡(luò)是空閑的，同時發(fā)送數(shù)據(jù)，就會發(fā)生碰撞，碰撞對于以太網(wǎng)來說是正常的。
我們來看一下，假設(shè)A檢測到網(wǎng)絡(luò)是空閑的，開始發(fā)數(shù)據(jù)包，盡力傳輸，當數(shù)據(jù)包還沒有到達B時，B也監(jiān)測到網(wǎng)絡(luò)是空閑的，開始發(fā)數(shù)據(jù)包，這時就會發(fā)生碰撞，B首先發(fā)現(xiàn)發(fā)生碰撞，開始發(fā)送碰撞信號，所謂碰撞信號，就是連續(xù)的01010101或者10101010，十六進制就是55或AA。這個碰撞信號會返回到A，如果碰撞信號到達A時，A還沒有發(fā)完這個數(shù)據(jù)包，A就知道這個數(shù)據(jù)包發(fā)生了錯誤，就會重傳這個數(shù)據(jù)包。但如果碰撞信號會返回到A時，數(shù)據(jù)包已經(jīng)發(fā)完，則A不會重傳這個數(shù)據(jù)包。
我們先看一下，以太網(wǎng)為什么要設(shè)計這樣的重傳機制。首先，以太網(wǎng)不想采用連接機制，因為會降低效率，但他又想有一定的重傳機制，因為以太網(wǎng)的重傳是微秒級，而傳輸層的重傳，如TCP的重傳達到毫秒級，應(yīng)用層的重傳更達到秒級，我們可以看到越底層的重傳，速度越快，所以對于以太網(wǎng)錯誤，以太網(wǎng)必須有重傳機制。
要保證以太網(wǎng)的重傳，必須保證A收到碰撞信號的時候，數(shù)據(jù)包沒有傳完，要實現(xiàn)這一要求，A和B之間的距離很關(guān)鍵，也就是說信號在A和B之間傳輸?shù)膩砘貢r間必須控制在一定范圍之內(nèi)。IEEE定義了這個標準，一個碰撞域內(nèi)，最遠的兩臺機器之間的round-trip time 要小于512bit time.(來回時間小于512位時，所謂位時就是傳輸一個比特需要的時間）。這也是我們常說的一個碰撞域的直徑。
512個位時，也就是64字節(jié)的傳輸時間，如果以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包大于或等于64個字節(jié)，就能保證碰撞信號到達A的時候，數(shù)據(jù)包還沒有傳完。
這就是為什么以太網(wǎng)要最小64個字節(jié)，同樣，在正常的情況下，碰撞信號應(yīng)該出現(xiàn)在64個字節(jié)之內(nèi)，這是正常的以太網(wǎng)碰撞，如果碰撞信號出現(xiàn)在64個字節(jié)之后，叫 late collision。這是不正常的。
總結(jié)：最小數(shù)據(jù)幀的設(shè)計原因和以太網(wǎng)電纜長度有關(guān)，為的是讓兩個相距最遠的站點能夠感知到雙方的數(shù)據(jù)發(fā)生了碰撞;最遠兩端數(shù)據(jù)的往返時間就是爭用期，以太網(wǎng)的爭用期是51.2微妙，正好發(fā)送64byte數(shù)據(jù)。
交換機在傳輸一個64字節(jié)的數(shù)據(jù)包時，具體的數(shù)據(jù)包在傳輸過程中會在每個包的前面加上64個bit preamble （前導符），然后在每個包之間會有96個bit的IFG（幀間隙），也就是原本傳輸一個64個字節(jié)的數(shù)據(jù)包，雖只有512個bit，但在傳輸過程中實際上會有512+64+96=672bit，也就是說，傳輸一個64字節(jié)數(shù)據(jù)包，但是這時一個數(shù)據(jù)包的長度實際上是有672bit的。 千兆端口線速包轉(zhuǎn)發(fā)率=1000Mbps/672=1.488095Mpps，約等于1.4881Mpps， 百兆端口線速包轉(zhuǎn)發(fā)率=100Mbps/672=0.1488095Mpps，約等于0.14881Mpps。一個交換機的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)能力的計算方法：交換機滿配置吞吐量(Mpps)=滿配置GE端口數(shù)×1.488Mpps

總結(jié)

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