为什么标准以太网接口缺省的MTU为1500字节？

以太网帧长度上下限

标准以太网帧长度下限为：64字节。标准以太网帧长度上限为：1518字节。

最早的以太网工作方式：载波多路复用/冲突检测CSMA/CD，因为网络是共享的，即任何一个节点发送数据之前，先要侦听线路上是否有数据在传输，如果有，需要等待，如果线路可用，才可以发送。
假设A发出第一个比特位，到达B，而B也正在传输第一个比特位，于是产生冲突，冲突信号得让A在完成最后一个比特位之前到达A，这个一来一回的时间间隙slot time是57.6μs.
在10Mbps的网络中，在57.6μs的时间内，能够传输576个bit，所以要求以太网帧最小长度为576个bits，从而让最极端的碰撞都能够被检测到。这个576bit换算一下就是72个字节，去掉8个字节的前导符和帧开始符，以太网帧的最小长度为64字节。

如果说以太网帧的最小长度64byte是由CSMA/CD限制所致，那最大长度1500byte又是处于什么考虑的呢？

IP头total length为两个byte，理论上IP packet可以有65535 byte，加上Ethernet Frame头和尾，可以有65535 +14 + 4 = 65553 byte。如果在10Mbps以太网上，将会占用共享链路长达50ms,这将严重影响其它主机的通信，特别是对延迟敏感的应用是无法接受的。
由于线路质量差而引起的丢包，发生在大包的概率也比小包概率大得多，所以大包在丢包率较高的线路上不是一个好的选择。

但是如果选择一个比较小的长度，传输效率又不高，拿TCP应用来说，如果选择以太网长度为218byte，TCP payload = 218 - Ethernet Header -IP Header - TCP Header=218-18 - 20 -20= 160 byte，那有效传输效率=160/218= 73%

而如果以太网长度为1518，那有效传输效率=1460/1518=96%

通过比较，选择较大的帧长度，有效传输效率更高，而更大的帧长度同时也会造成上述的问题，于是最终选择一个折衷的长度：1518 byte ! 对应的IP packet 就是 1500 byte，这就是最大传输单元MTU的由来。

Jumbo Frame
最早的以太网是通过Hub或集线器来工作的，在任意时刻只能有一台主机发送，这种共享方式发送效率很低，而现代高速交换机则让每个连接交换机的主机工作在独占模式，带宽独享，可以同时收发，而且现在早已不是早期的10Mbps的带宽，而是1000M、10000M，即使发送大包也不会影响别的主机，影响的只是交换机的接收和发送队列，既然发送大包效率要比小包效率高，而且特定的应用也有发大包的需求，比如NFS文件系统，那为什么不把接口MTU提高一些，再高一些呢？这是一个好主意，于是网卡、交换机、路由器网络接口可以实现更大的MTU，可以达到>9000字节的大小，我们称这种远大于标准以太帧尺寸的帧为巨型帧Jumbo Frame 。

于是网络接口提供可以修改MTU的配置命令，比如缺省为1500，可以修改为1508以支持QinQ，或者1512以支持802.1q Mpls label，这样既可以支持终端用户标准1500 字节IP packet，又可以避免分片。

有一点需要说明，二层交换机的接口，我们可以看成一块普通的网卡，网卡工作在数据链路层，所以分片不是它的职责，如果一个帧需要从交换机一个接口发送出去，而帧的长度>接口MTU，怎么办？丢弃！会发什么消息告诉源主机吧？不会的，默默地丢，当什么否没有发生，这种情况最难以排查，如果traceroute可以看到端对端使通的，而发送数据就是会失败。所以切记，一台交换机要保证接口MTU的一致性。如果在一个VLAN上、或整个交换机都采用同样的MTU，就不会发生上述情况。而如果入接口是9000字节，而出接口是1500，就会发生上述问题。

如果一条物理链路的两端MTU不一致，则会发生什么情况，比如一侧是1500，一侧是9000，1500一侧发出来的数据肯定没有问题，但是如果从9000侧发给1500呢？数据也背默默地丢了。为什么呢？我们来谈另外一个很少提及的词汇：MRU，最大接收单元。

最大接收单元MRU

我们一直谈的最大传输单元MTU是关于出方向的流量处理，而MRU恰恰相反，是关于入方向的流量处理。

一般情况下MTU = MRU，比如9000侧的数据到达1500，由于9000>MRU ，所以直接默默丢弃。

所以在配置链路时，要确保两侧的设备MTU要匹配，无论各家厂商对MTU理解如何、实现如何，一定要保证两端匹配，即各自允许在以太网线上发送、接收的数据流，即以太网帧的最大长度一样！