在传统以太网中,为什么要有最小帧长度和最大帧长度的限制?

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以太网 (IEEE 802.3) 帧格式：

1 、前导码： 7 字节 0x55, 一串 1 、 0 间隔，用于信号同步

2 、帧起始定界符： 1 字节 0xD5(10101011) ，表示一帧开始

3 、 DA( 目的 MAC) ： 6 字节

4 、 SA( 源 MAC) ： 6 字节

5 、类型 / 长度： 2 字节， 0 ～ 1500 保留为长度域值， 1536 ～ 65535 保留为类型域值 (0x0600 ～ 0xFFFF)

6 、数据： 46 ～ 1500 字节

7、帧校验序列(FCS)：4字节，使用CRC计算从目的MAC到数据域这部分内容而得到的校验和。

 

以 CSMA/CD 作为 MAC 算法的一类 LAN 称为以太网。 CSMA/CD 冲突避免的方法：先听后发、边听边发、随机延迟后重发。一旦发生冲突，必须让每台主机都能检测到。关于最小发送间隙和最小帧长的规定也是为了避免冲突。

考虑如下的情况，主机发送的帧很小，而两台冲突主机相距很远。在主机 A 发送的帧传输到 B 的前一刻， B 开始发送帧。这样，当 A 的帧到达 B 时， B 检测到冲突，于是发送冲突信号。假如在 B 的冲突信号传输到 A 之前， A 的帧已经发送完毕，那么 A 将检测不到冲突而误认为已发送成功。由于信号传播是有时延的，因此检测冲突也需要一定的时间。这也是为什么必须有个最小帧长的限制。

按照标准， 10Mbps 以太网采用中继器时，连接的最大长度是 2500 米 ，最多经过 4 个中继器，因此规定对 10Mbps 以太网一帧的最小发送时间为 51.2 微秒。这段时间所能传输的数据为 512 位，因此也称该时间为 512 位时。这个时间定义为以太网时隙，或冲突时槽。 512 位＝ 64 字节，这就是以太网帧最小 64 字节的原因。

512 位时是主机捕获信道的时间。如果某主机发送一个帧的 64 字节仍无冲突，以后也就不会再发生冲突了，称此主机捕获了信道。

由于信道是所有主机共享的， 如果数据帧太长就会出现有的主机长时间不能发送数据，而且有的发送数据可能超出接收端的缓冲区大小，造成缓冲溢出。 为避免单一主机占用信道时间过长，规定了以太网帧的最大帧长为 1500 。

100Mbps 以太网的时隙仍为 512 位时，以太网规定一帧的最小发送时间必须为 5.12μs 。

1000Mbps 以太网的时隙增至 512 字节，即 4096 位时， 4.096μs 。