Процент накладных данных по уровням OSI модели, в контексте с «100 Мбит/с Ethernet» кратко

Для начала вспомнить что такое «100 Мбит/с Ethernet»? 100 Мбит/с — это скорость на физическом уровне (Physical layer).
Это сырые биты, которые идут по кабелю, включая:

• преамбулу,

• MAC-адреса,

• EtherType/Length,

• CRC,

• межкадровый интервал,

• служебные биты кодирования (например, 4B/5B в Fast Ethernet).

То есть 100 Мбит/с — это НЕ полезные данные.
Полезная скорость всегда меньше.

Закон OSI: на каждом уровне добавляются свои заголовки

В Ethernet это:

Канальный уровень (Ethernet frame overhead)

Стандартный кадр Ethernet содержит:

✔ Итого накладные данные Ethernet (без IP и TCP):

8 + 6 + 6 + 2 + 4 + 12 = 38 байт

К ним иногда добавляют служебное кодирование (см. ниже).

Какой процент накладных данных на Ethernet?

Возьмем максимальный кадр (MTU 1500). Тогда:

• Полезная нагрузка: 1500 байт

• Полный кадр с IFG: 1538 байт

Процент:

Overhead=38.1538≈2.47%

≈ 2,5% — транспорт внутри Ethernet.

Но это только уровень Ethernet.
На пакет влияeт еще IP и TCP/UDP.

Суммарный overhead Ethernet + IP + TCP

Стандартные заголовки:

• IP: 20 байт

• TCP: 20 байт
  Итого: +40 байт

Полезных данных TCP в кадре:
1500 − 40 = 1460 байт

Полный кадр Ethernet+IFG: 1538 байт

Потери:

(1538−1460)/1538=5.08%

Итого примерно 5% накладных данных при TCP.

Кодирование на физическом уровне (4B/5B)

В Fast Ethernet (100 Мбит/с) используется:

4B/5B кодирование

Каждые 4 бита превращаются в 5.

Это увеличивает поток битов еще на 25%.

Но 100 Мбит/с — после кодирования, это уже учтенная скорость.
То есть пользователь НЕ получает 125 Мбит/с — получает именно 100.

Однако это означает, что на кабеле идет 125 Мбит/с физически,
но интерфейс сообщает «100 Мбит/с».

Какая реальная полезная скорость у 100 Мбит/с Ethernet?

1) UDP (без TCP-накладных данных)

≈ 97–98 Мбит/с полезной нагрузки.

2) TCP (обычный MTU 1500)

≈ 94–95 Мбит/с

(потеря ~5%)

3) Маленькие пакеты (VoIP)

Перегрузка выше → скорость падает.

Выводы

1) «100 Мбит Ethernet — это с учетом технических данных?»

Да, скорость включает все служебные данные.
100 Мбит/с — это физическая скорость на линии.

2) «Если без учета — то скорость была бы больше?»

Полезная скорость всегда меньше 100 Мбит/с, никогда не больше.

3) «Насколько?»

Типично:

• UDP: полезно ≈ 97–98%

• TCP: полезно ≈ 94–95%

• Небольшие кадры: может быть даже 70–80%

Вау!! 😲 Ты еще не читал? Это зря!

• Ethernet
• OSI