关于MTU、IP MTU和MPLS MTU的概念，以及mpls mtu override 1504这条命令的作用，这里不再复述，详情请看：《【实验】关于MPLS MTU的实验》
| FCS | Data | TCP | IP | Label | Eth | | MTU (default 1500 byte) | | IP MTU | | MPLS MTU | （注：上面的图是拿字符画的，手机上一自动换行就乱了，如果出现了变形，请在电脑上观看，下同）
实验环境：
操作系统：Windows 10（1607，14393.351，当时最新测试版），模拟器：GNS3 IOU for Windows 1.5.2（当时最新正式版）
注：当然，只要有思科模拟器都可以做这个实验
实验需求：
本实验借用了《【实验】MPLS L2VPN下，Point-to-Point的AToM实验》的实验拓扑和配置来完成。强烈建议您先看看这篇文章，尤其文章结尾的数据包包头分析部分。
实验步骤：
1、先配置IP地址、IGP（OSPF 234）和 MPLS：
| IOU2：
conf t int e 0/2 ip cef int e 0/2 router ospf 234 int r e 0/2 , l 0 |
IOU3：
conf t int e 0/2 int e 0/3 ip cef int r e 0/2-3 router ospf 234 int r e 0/2-3 , l 0 |
| IOU4：
conf t int e 0/3 ip cef int e 0/3 router ospf 234 int r e 0/3 , l 0 |
|
| IOU1:
conf t |
IOU7:
conf t |
| IOU5:
conf t |
IOU6:
conf t |
| IOU8:
conf t |
IOU9:
conf t |
2、配置IOU1和IOU7上的MPLS / AToM：
| IOU2：
int s 2/0 |
IOU4：
int s 2/0 |
3、配置IOU5和IOU6上的MPLS / AToM：
| IOU2：
pseudowire-class T56 int e 0/1 |
IOU4：
pseudowire-class T56 int s 2/1 |
4、配置IOU8和IOU9上的MPLS / AToM：
| IOU2：
pseudowire-class T89 int e 1/0 |
IOU4：
pseudowire-class T89 int e 1/0 |
实验现象：
1、关于IOU1和IOU7之间的MPLS L2VPN的MTU（HDLC <······> HDLC）：
我们先测试IOU1和IOU7之间的连通性：
IOU1#ping 10.1.1.7 Type escape sequence to abort. Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 10.1.1.7, timeout is 2 seconds: !!!!! Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 17/18/19 ms
如果我们在IOU1上ping 10.1.1.7 size 1500，会发现不通：
IOU1#ping 10.1.1.7 size 1500 Type escape sequence to abort. Sending 5, 1500-byte ICMP Echos to 10.1.1.7, timeout is 2 seconds: ..... Success rate is 0 percent (0/5)
问题一：首先，仔细观察的盆友会发现这个ping命令并没有设置df-bit（不允许分片），那为什么在没有设置df-bit的情况下数据包也不通呢？
| FCS | ICMP | IP | HDLC | 伪线控制字段 | 内层MPLS标签 | 外层MPLS标签 | Ethernet |
| IP MTU |
| <———————————————— MTU (default 1500 byte) ———————————————> |
回答：因为数据包从IOU1到达IOU2后，来自IOU1的数据包连带HDLC二层头部都会原封不动地封装进MPLS标签（如上图所示）。当所有头部封装完毕后，在转发的时候才发现MTU过大，而MPLS转发机制和常见的二层头部均是没有分片功能的，IP头部又隐藏在最里面最里面估计难以再次拆封出来做分片，所以就丢包了。
如果你还有疑惑，那你首先要明白这是MPLS L2VPN，不是L3VPN。IOU2虽然是三层路由器，但是在L2VPN环境下IOU2会像二层交换机一样仅会对二层数据进行阅读和处理，三层IP头部被隐藏到了二层头部中，IOU2自然不能阅读和修改（也不需要阅读和修改）数据包里的三层IP头部，那分片自然就没法做了。
如果你还是有很大的疑惑，那没办法了，谁让当年设计的时候就是这个样子的：从客户路由器（IOU1、IOU6和IOU8等）来的数据包，就是不对三层做任何修改，二层看伪线的配置可能还会处理一下，然后打上MPLS标签就准备转发给下一跳，准备转发的时候MTU默认只要大于1500字节就丢包。
问题二：那为什么MTU设置成1500字节，IOU2会认为MTU太大呢？
回答：ping命令设置的size其实是IP MTU，而MTU是要将MPLS标签包含在内的（如下图所示）。
| FCS | Data | TCP | IP | Label | Eth | | MTU (default 1500 byte) | | IP MTU | | MPLS MTU |
因为MTU最大是1500字节，IP MTU都设置成1500字节了，那就没有剩余的空间来放置MPLS标签了，IOU2自然也就丢包了。
其他相关文章：
- 关于MTU、IP MTU和MPLS MTU的概念，以及mpls mtu override 1504这条命令的作用，这里不再复述，详情请看：《【实验】关于MPLS MTU的实验》
问题三：那MTU实际大了多少呢？
回答：当数据包从IOU1到达IOU2后，IOU2准备将数据包发往IOU3时，数据包所包含的报头是这样的：
| FCS | ICMP | IP | HDLC | 伪线控制字段 | 内层MPLS标签 | 外层MPLS标签 | Ethernet |
| IP MTU |
| <———————————————— MTU (default 1500 byte) ———————————————> |
由上图可知，数据包不仅多了两个MPLS标签，在MPLS标签和HDLC二层头部之间其实还有一个伪线控制字段，最后还有一个HDLC二层头部。其中，一个MPLS标签占4个字节，一个HDLC二层头部占4个字节，一个伪线控制字段占4个字节（伪线控制字段如下图所示）。
两个MPLS标签占了8个字节，伪线控制字段占了4个字节，HDLC二层头部占了4个字节，这就意味着多了8 + 4 + 4 = 16字节。
综上所述，要想IP MTU为1500字节的数据包通过，MTU就必须要扩大到1516字节。
问题四：看到这里有人肯定要问，HDLC帧格式不是8个字节嘛，怎么这里说是4个字节？
回答：由上图可知，两个Flag（帧前后各有一个Flag字段）、Address和Control各占1个字节，Protocol和FCS各占2个字节，4 x 1 + 2 x 2 = 8字节，所以HDLC帧格式确实是8个字节。
但是在算MTU的时候，前面1个字节的Flag不算，后面2个字节的FCS和1个字节的Flag也不算，所以只剩4个字节。接下来我们抓个包看一下：
如下图所示，我在IOU2的s 2/0接口上抓包，然后在IOU1上ping 10.1.1.7 size 1500，你会发现整个数据包的大小是1504字节，而不是1508字节。而且选中“Cisco HDLC”后发现，HDLC确实只占了4个字节。
如上面抓包的截图所示，数据帧最开头的四个字节是十六进制的：0F 00 08 00。按理来说HDLC帧的开头是一个二进制为01111110（即十六进制为7E）的Flag字段才对，显然Flag字段被省略掉了。
如上图所示，数据帧也是以AB CD AB CD这种ping中的填充字符结尾，所以HDLC帧最末尾的FCS字段和另一个Flag字段也被省略掉了。
综上所述，虽然HDLC帧格式共有8个字节，但是在算MTU的时候，HDLC头部只算4个字节。
其他相关文章：
- 如果您想了解HDLC封装的报文格式，请看：《链路层常见报文格式及长度》
问题五：回到上上一个问题（问题三），路由器是可以处理小巨型帧的，如果硬是要让MTU = 1516字节的数据包通过可不可以呢？
回答：可以的。如果在IOU2、IOU3和IOU4的相应接口上配置了mpls mtu override 1516这条命令就可以实现上述需求。
mpls mtu override 1516这条命令的含义就是调整MPLS MTU的大小为1516字节，同时将这些带有MPLS标签的数据包当做小巨型帧来处理。由下图可知，MPLS MTU = MTU，调整了MPLS MTU的大小就相当于调整了MTU的大小。
| FCS | Data | TCP | IP | Label | Eth | | MTU (default 1500 byte) | | IP MTU | | MPLS MTU |
我们现在来实现这个需求：
IOU2(config)#int e 0/2 IOU2(config-if)#mpls mtu override 1516 IOU2(config-if)# *Nov 8 12:32:57.349: %MFI-3-MPLS_MTU_SET: Setting mpls mtu to 1516 on Ethernet0/2 which is higher than the interface mtu 1500. This could lead to packet forwarding problems including packet drops. IOU3(config)#int r e 0/2-3 IOU3(config-if-range)#mpls mtu override 1516 IOU4(config)#int e 0/3 IOU4(config-if)#mpls mtu override 1516
在IOU1上再ping一下：
IOU1#ping 10.1.1.7 size 1500
Type escape sequence to abort.
Sending 5, 1500-byte ICMP Echos to 10.1.1.7, timeout is 2 seconds:
!!!!!
Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 37/38/40 ms
IOU1#ping 10.1.1.7 size 1500 df-bit
Type escape sequence to abort.
Sending 5, 1500-byte ICMP Echos to 10.1.1.7, timeout is 2 seconds:
Packet sent with the DF bit set
!!!!!
Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 38/39/41 ms
通了！设置了df-bit（不允许分片）也是可以通的。
那如果我们把MPLS MTU修改成1515字节，就是少一个字节，还会不会通呢？
IOU2(config)#int e 0/2 IOU2(config-if)#mpls mtu override 1515 IOU2(config-if)# *Nov 8 12:36:03.428: %MFI-3-MPLS_MTU_SET: Setting mpls mtu to 1515 on Ethernet0/2 which is higher than the interface mtu 1500. This could lead to packet forwarding problems including packet drops. IOU3(config)#int r e 0/2-3 IOU3(config-if-range)#mpls mtu override 1515 IOU4(config)#int e 0/3 IOU4(config-if)#mpls mtu override 1515
显然，通不了。
IOU1#ping 10.1.1.7 size 1500 Type escape sequence to abort. Sending 5, 1500-byte ICMP Echos to 10.1.1.7, timeout is 2 seconds: ..... Success rate is 0 percent (0/5)
2、关于IOU5和IOU6之间的MPLS L2VPN的MTU（PPP <······> Ethernet）：
当数据包从IOU6到达IOU2后，IOU2准备将数据包发往IOU3时，数据包所包含的报头是这样的：
| FCS | ICMP | IP | 伪线控制字段 | 内层MPLS标签 | 外层MPLS标签 | Ethernet |
| IP MTU |
| <———————————— MTU (default 1500 byte) ————————————> |
为什么IP报头和伪线控制字段之间没有二层报头？因为IOU2上为这条伪线配置了interworking ip，所以二层报头被IOU2抹去了。
其他相关文章：
- 为什么IP报头和伪线控制字段之间没有二层报头？关于报头变化的问题，详情请看：《【实验】MPLS L2VPN下，Point-to-Point的AToM实验》
- 如果您想了解PPP封装的报文格式，请看：《链路层常见报文格式及长度》
显然，对于IOU5和IOU6的伪线来说，这个数据包多出了两个MPLS标签（共8个字节）和一个伪线控制字段（4个字节），所以只需要把MPLS MTU设置为1512字节就可以让IP MTU = 1500字节的数据包通过了：
IOU2(config)#int e 0/2 IOU2(config-if)#mpls mtu override 1512 IOU2(config-if)# *Nov 9 06:25:34.539: %MFI-3-MPLS_MTU_SET: Setting mpls mtu to 1512 on Ethernet0/2 which is higher than the interface mtu 1500. This could lead to packet forwarding problems including packet drops. IOU3(config)#int r e 0/2-3 IOU3(config-if-range)#mpls mtu override 1512 IOU4(config)#int e 0/3 IOU4(config-if)#mpls mtu override 1512
在IOU6上ping一下：
IOU6#ping 100.1.1.5 size 1500
Type escape sequence to abort.
Sending 5, 1500-byte ICMP Echos to 100.1.1.5, timeout is 2 seconds:
!!!!!
Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 21/21/21 ms
IOU6#ping 100.1.1.5 size 1500 df-bit
Type escape sequence to abort.
Sending 5, 1500-byte ICMP Echos to 100.1.1.5, timeout is 2 seconds:
Packet sent with the DF bit set
!!!!!
Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 19/21/23 ms
通了！设置了df-bit（不允许分片）也是可以通的。
那如果我们把MPLS MTU修改成1511字节，就是少一个字节，还会不会通呢？
IOU2(config)#int e 0/2 IOU2(config-if)#mpls mtu override 1511 IOU2(config-if)# *Nov 9 06:29:11.275: %MFI-3-MPLS_MTU_SET: Setting mpls mtu to 1511 on Ethernet0/2 which is higher than the interface mtu 1500. This could lead to packet forwarding problems including packet drops. IOU3(config)#int r e 0/2-3 IOU3(config-if-range)#mpls mtu override 1511 IOU4(config)#int e 0/3 IOU4(config-if)#mpls mtu override 1511
显然，通不了。
IOU6#ping 100.1.1.5 size 1500 Type escape sequence to abort. Sending 5, 1500-byte ICMP Echos to 100.1.1.5, timeout is 2 seconds: ..... Success rate is 0 percent (0/5)
3、关于IOU8和IOU9之间的MPLS L2VPN的MTU（802.1Q <······> 802.1Q）：
当数据包从IOU8发给IOU2时，数据包所包含的报头是这样的：
| FCS | ICMP | IP | 802.1Q | Ethernet |
当数据包从IOU8到达IOU2后，IOU2准备将数据包发往IOU3时，数据包所包含的报头是这样的：
| FCS | ICMP | IP | Ethernet | 伪线控制字段 | 内层MPLS标签 | 外层MPLS标签 | Eth |
| IP MTU |
| <—————————————————— MTU (default 1500 byte) —————————————————> |
为什么IP报头和伪线控制字段之间的802.1Q数据帧没有了？因为IOU2上为这条伪线配置了interworking ethernet，所以4个字节的802.1Q帧被抹去了，剩下Ethernet报头。
如下图所示，在IOU2的e 0/2口上抓包，然后在IOU8上ping 200.1.1.9 size 1500，我们能看到非常清晰的数据包的结构：
如下图所示，内层的Ethernet二层报头中并没有夹带4个字节的802.1Q数据帧：
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- 为什么IP报头和伪线控制字段之间的802.1Q数据帧没有了？关于报头变化的问题，详情请看：《【实验】MPLS L2VPN下，Point-to-Point的AToM实验》
- 如果您想了解Ethernet封装和802.1Q封装的报文格式，请看：《链路层常见报文格式及长度》
显然，对于IOU8和IOU9的伪线来说，这个数据包多出了两个MPLS标签（共8个字节）、一个伪线控制字段（4个字节）和一个Ethernet报头（14个字节），所以只需要把MPLS MTU设置为1526字节就可以让IP MTU = 1500字节的数据包通过了：
IOU2(config)#int e 0/2 IOU2(config-if)#mpls mtu override 1526 IOU2(config-if)# *Nov 9 06:51:56.708: %MFI-3-MPLS_MTU_SET: Setting mpls mtu to 1526 on Ethernet0/2 which is higher than the interface mtu 1500. This could lead to packet forwarding problems including packet drops. IOU3(config)#int r e 0/2-3 IOU3(config-if-range)#mpls mtu override 1526 IOU4(config)#int e 0/3 IOU4(config-if)#mpls mtu override 1526
在IOU8上ping一下：
IOU8#ping 200.1.1.9 size 1500 Type escape sequence to abort. Sending 5, 1500-byte ICMP Echos to 200.1.1.9, timeout is 2 seconds: .!!!! Success rate is 80 percent (4/5), round-trip min/avg/max = 1/1/2 ms IOU8#ping 200.1.1.9 size 1500 df-bit Type escape sequence to abort. Sending 5, 1500-byte ICMP Echos to 200.1.1.9, timeout is 2 seconds: Packet sent with the DF bit set !!!!! Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 1/1/2 ms
通了！设置了df-bit（不允许分片）也是可以通的。
那如果我们把MPLS MTU修改成1525字节，就是少一个字节，还会不会通呢？
IOU2(config)#int e 0/2 IOU2(config-if)#mpls mtu override 1525 IOU2(config-if)# *Nov 9 06:54:16.004: %MFI-3-MPLS_MTU_SET: Setting mpls mtu to 1525 on Ethernet0/3 which is higher than the interface mtu 1500. This could lead to packet forwarding problems including packet drops. IOU3(config)#int r e 0/2-3 IOU3(config-if-range)#mpls mtu override 1525 IOU4(config)#int e 0/3 IOU4(config-if)#mpls mtu override 1525
显然，通不了。
IOU8#ping 200.1.1.9 size 1500 Type escape sequence to abort. Sending 5, 1500-byte ICMP Echos to 200.1.1.9, timeout is 2 seconds: ..... Success rate is 0 percent (0/5)
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- 这是一篇姊妹篇：《【实验】关于 L2TPv3 L2VPN MTU 的实验》
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