MTU，MPLS MTU，IP MTU深入讨论

June 2nd, 2009

关于MTU，我在之前的文章《MPLS Basic <2>》里介绍过，但不是很详细，现在总结下，并把新的理解写出来，跟大家探讨。

我做了3个实验来测试MTU的具体含义。详细看以下实验及总结：

环境：

1. MPLS环境，注意没有VPN，因此只有1层标签（适合1-3）。
2. R1和R3分别设有环回口，用于测试，普通的环回口及地址，没有特殊配置。
3. MPLS VPN环境，2层标签。（适合4）

1.默认mtu和mpls mtu

   |MTU:1500          1500|    |1500    1500|
R1-+----------------------+-R2-+------------+-R3
   |MPLS MTU:1500     1500|    |1500    1500|

“ping 3.3.3.3 si 1500 df“ Fail

frame: 1500 + 4 = 1504 > (MTU or MPLS MTU)
2009-9-24 更新：

针对L2的MTU，他只是payload，是不加2层帧头（14Byte）和CRC（4Byte）的，另外不同的厂商对MTU的定义也是不同的，有的厂商是把帧头放入MTU中计算的，CISCO的是不计算帧头的。

Ethernet最大能支持1518就是这么来的，如果数据帧带着4Byte的vlan标示（802.1q），Ethernet（标准以太网）接收了此帧（1522），就会丢弃。

另外，在计算吞吐量时，整个数据帧的大小不仅仅是MTU+L2帧头+CRC的大小，还要加上8Byte的前导符和12Byte的帧间隙。这样整个数据帧的实际大小 = MTU+L2+CRC+8Byte+12Byte吞吐量的计算可以参考我之前的文章《http://www.zhaocs.info/net_units_detail_explain.html》

2.改变路由器的MPLS MTU为1504

   |MTU:1500          1500|    |1500    1500|
R1-+----------------------+-R2-+------------+-R3
   |MPLS MTU:1504     1504|    |1504    1504|

“ping 3.3.3.3 si 1500 df“ Ok

frame: 1500 + 4 = 1504 MPLS MTU = 1504 > MTU

3.改变路由器的MPLS MTU为1505

   |MTU:1500          1500|    |1500    1500|
R1-+----------------------+-R2-+------------+-R3
   |MPLS MTU:1505     1505|    |1505    1505|

“ping 3.3.3.3 si 1501 df“ Fail

frame: 1501 + 4 = 1505 1505 > (MTU or MPLS MTU)

以下是ping失败返回的包，可以看到回来的是IP包不是MPLS包

4.改变路由器的MPLS MTU为1508，使用2层标签

   |MTU:1500          1500|    |1500    1500|
R1-+----------------------+-R2-+------------+-R3
   |MPLS MTU:1508     1508|    |1508    1508|

“ping vrf test 33.33.33.33 si 1500 df “ OK

如果把R1的MPLS MTU改为1507，就会Fail。另外由于R2弹出标签，所以在R2上更改MPLS MTU没有意义，可以通过”show mpls for de”来查看MTU。

总结：

MTU = 3层及3层以上数据包的大小总和？
MPLS MTU = MTU + Label ？

例：如果是”ping 3.3.3.3 si 1500 df”，那么:
Layer 3 : ip(20byte) + icmp(1480byte) = 1500 byte
Layer2.5: mpls label = 1 lable = 4 byte
Layer 2 : mac(14byte)+ crc(4byte) = 18 byte

<-- 14 --> <-- 1504 -------------> <-- 4 -->
+---------+-----------------------+--------+
| MAC     | TAGs + Data (MTU)     | CRC    |
+---------+-----------------------+--------+

那IP MTU是哪段呢？

经过查找及确认，发现从12.2(27)SBC, 12.2(33)SRA, 12.4(11)T, 12.2(33)SXH
以前的IOS是允许配置MPLS MTU > MTU，但这样可能会导致丢包、High cpu等问题。换句话说，出现上面第三种情况，也可以想象，如果是2个标签，就算mpls mtu到了1508，数据仍然是不能通过的并且被丢弃。

但为什么会出现第二种和第四种情况？

当端口收到数据时，他会查找相应的字段去匹配相应的数值，而不是完全根据OSI七层模型一层一层拆封装。

例如当端口收到2层以太网的信息，他会直接匹配2层MTU，收到2.5层的MPLS，他会直接匹配MPLS的MTU，他们没有先后（所以有第二种和第四种情况发生）！但由于传统的2层MTU包括IP包头及上层数据，所以只要IP数据小于1500就能通过，如果大于1500就出现第三种情况。关于Lable的大小就有MPLS MTU来评定。

但这样容易让客户误以为更改了MPLS MTU就解决了所有问题，并且只要用户有巨型帧（大于1500）通过该端口，就会被丢弃并导致其他问题。为了防止这种情况及更规范MPLS，所以CISCO在新的IOS里设置了限制：MPLS MTU只能小于并等于2层MTU。其实换个角度想想，MPLS是后来者，是硬插到2层和3层之间的，所以才会有这样的奇怪的问题出现。

同理，IP MTU也是一样要小于等于2层MTU！甚至在一些ME的交换机中，只能全局更改2层MTU，使其支持巨型帧，然后MPLS MTU及IP MTU自动更改并等于2层MTU。

以下是关于MPLS MTU命令的详细文档，不同IOS版本可能有些区别，但是大同小异：
MPLS MTU Command Changes 12.2SB

注意：我这里只是拿了12.2SB这个train来说明，根据不同的IOS可能会有不同的情况。

最后还是用之前的那句话概括：2层MTU就是盒子，只有盒子够大，MPLS 的MTU和3层MTU才能装下。