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以太网最小帧长为什么是64字节
 
来源:blog.csdn.net  编辑:xjh  2019-05-23

以太网是无连接的,不可靠的服务,采用尽力传输的机制。

以太网是不可靠的,这意味着它并不知道对方有没有收到自己发出的数据包,但如果他发出的数据包发生错误,他会进行重传。以太网的错误主要是发生碰撞,碰撞是指两台机器同时监听到网络是空闲的,同时发送数据,就会发生碰撞,碰撞对于以太网来说是正常的。

我们来看一下,假设A检测到网络是空闲的,开始发数据包,尽力传输,当数据包还没有到达B时,B也监测到网络是空闲的,开始发数据包,这时就会发生碰撞,B首先发现发生碰撞,开始发送碰撞信号,所谓碰撞信号,就是连续的01010101或者10101010,十六进制就是55或AA。这个碰撞信号会返回到A,如果碰撞信号到达A时,A还没有发完这个数据包,A就知道这个数据包发生了错误,就会重传这个数据包。但如果碰撞信号返回到A时,A的数据包已经发完,则A不会重传这个数据包。

我们先看一下,以太网为什么要设计这样的重传机制。首先,以太网不想采用连接机制,因为会降低效率,但他又想有一定的重传机制,因为以太网的重传是微秒级,而传输层的重传,如TCP的重传达到毫秒级,应用层的重传更达到秒级,我们可以看到越底层的重传,速度越快,所以对于以太网错误,以太网必须有重传机制。

要保证以太网的重传,必须保证A收到碰撞信号的时候,数据包没有传完,要实现这一要求,A和B之间的距离很关键,也就是说信号在A和B之间传输的来回时间必须控制在一定范围之内。这也是我们常说的一个碰撞域的直径。如果以太网数据包大于或等于64个字节,就能保证碰撞信号到达A的时候,数据包还没有传完。

这就是为什么以太网要最小64个字节,同样,在正常的情况下,碰撞信号应该出现在64个字节之内,这是正常的以太网碰撞,如果碰撞信号出现在64个字节之后,叫 late collision。这是不正常的。

简言之,最小数据帧的设计原因和以太网电缆长度有关,为的是让两个相距最远的站点能够感知到双方的数据发生了碰撞,最远两端数据的往返时间就是争用期,以太网的争用期是51.2微妙,正好发送64byte数据。

为什么以太网的争用期是51.2us?

在极限条件下,一个局域网中两个收发器间(允许接4个中继器)的最大距离为2500m,往返5000m,同轴电缆的时延特性为5us/km,即如遇冲突,端到端往返时延为25us。

25us如何计算得来?

电磁波速率为2*10^8m/s,往返距离5000m,那么传播时延为:5*10^3 m / 2*10^8m/s=25us。

然而这是理想的时延,考虑到中继器的额外时延,最坏情况下取估计时延为45us,再加上强化冲突需发送48bit,接受方要接受到48bit后才确认冲突,即在增加4.8us,共49.8us,所以通常以太网取51.2us为争用期的时间长度(传输512bit,即64字节时间),即帧的长度至少为64字节。

64字节如何算出来?

以当时10M bit/s带宽计算,时间是51.2us,10*10^6 bit/s *51.2 *10^(-6)s=512bit=64Byte.

来源参考:
https://blog.csdn.net/hu81/article/details/82766003


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