Максималната единица за обмен на информация в интернет стана 1500 байта

Ethernet е навсякъде, и десетки хиляди производители предлагат устройства с неговата поддръжка. Въпреки това, почти всичките тези устройства имат едно общо число – MTU:

$ ip l
1: lo:  mtu 65536 state UNKNOWN
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
2: enp5s0:  mtu 1500 state UP 
    link/ether xx:xx:xx:xx:xx:xx brd ff:ff:ff:ff:ff:ff

MTU (Maximum Transmission Unit) [максимална единица предаване] определя максималния размер на отделния пакет данни. Обикновено, когато обменяте съобщения с устройства в локалната мрежа, MTU ще бъде около 1500 байта, а почти целият интернет също работи с размер от 1500 Б. Но това не означава, че тези технологии за свързване не могат да предават пакети с по-голям размер.

Например, при 802.11 (по-известен като WiFi) MTU е 2304 бита, а ако вашата мрежа използва FDDI, тогава вашият MTU е 4352 бита. Самият Ethernet има концепцията за „гигантски кадри“, където MTU може да бъде зададен на размер до 9000 бита (при условие, че NIC, комутаторите и маршрутизаторите поддържат този режим).

Въпреки това, в интернет това не е особено необходимо. Тъй като основните магистрали на интернет в основата си са изградени от Ethernet свързвания, де факто неофициалният максимален размер на пакета е определен на 1500 Б, за да се избегне фрагментирането на пакетите на други устройства.

Самото число 1500 е странно – можеше да се предположи, че константите в света на компютрите ще бъдат базирани на степени на две. Така откъде идва 1500 Б и защо все още го използваме?

Магическо число

Първият голям пробив на Ethernet в света стана посредством стандартите 10BASE-2 (тънък) и 10BASE-5 (дебел), числата в които говорят за това, колко стотици метра може да покрие отделен сегмент на мрежата.

Тъй като в онези времена имаше много конкуриращи протоколи, а оборудването имаше своите ограничения, създателят на формата признава, че изискванията за памет на буферите играят роля в появата на магическото число 1500:

Оглеждайки се назад, става ясно, че максималният размер по-горе би могъл да бъде по-добро решение, но ако увеличим цената на NIC (мрежовите контролери) в ранните етапи, това не би позволило на Ethernet да се разпространи толкова широко.

Но това не е всичко. В работа «Ethernet: разпределено комутация на пакети в локалните компютърни мрежи» от 1980 година представя един от ранните анализи на ефективността на използването на големи пакети в мрежи. По това време това беше особено важно за Ethernet мрежи, тъй като те можеха или да свързват всички системи с един коаксиален кабел, или да се състоят от хъбове, способни в един момент да изпращат по един пакет за всички възли в един сегмент.

Необходимостта беше да се избере число, което да осигурява не твърде високи забавяния при предаване на съобщения в сегментите (понякога доста натоварени) и в същото време да не увеличава твърде много броя на пакетите.

Очевидно инженерите по това време избраха 1500 Б (около 12000 бита) като най-«безопасния» вариант.

От тогава се появяваха и изчезваха различни системи за предаване на съобщения, но най-ниската стойност на MTU сред тях е при Ethernet с неговите 1500 Б. Превишаването на минималната стойност на MTU в мрежата означава или да предизвиква фрагментация на пакетите, или да се извършва PMTUD [търсене на максимален размер на пакета за избрания маршрут]. И двете опции имаха свои специфични проблеми. Дори понякога големи производители на ОС намаляваха стойността на MTU още по-ниско.

Фактор на ефективност

Сега знаем, че MTU в интернет е ограничен на 1500 Б главно поради стари показатели за забавяне и ограничения на оборудването. Колко силно това се отразява на ефективността на интернет?

Ако погледнем данните от голяма точка за размяна на интернет трафик AMS-IX, ще видим, че не по-малко от 20% от предаваните пакети имат максимален размер. Може също да разгледаме общия трафик в LAN:

Ако комбинираме двата графика, получаваме нещо подобно на следното (оценка на трафика за всеки диапазон размери на пакетите):

Или, ако разгледаме трафика от всички тези заглавия и друга служебна информация, ще получим същия график с различен мащаб:

Доста голяма част от пропускателната способност се изразходва за заглавия за пакетите от най-голямата категория размери. Понеже на пикова трафика най-големите разходи са 246 Гб/с, може да се предположи, че ако бяхме преминали на «гигантски кадри», когато тази възможност все още съществуваше, тези разходи биха били само около 41 Гб/с.

Но мисля, че днес за най-голямата част от интернет пространството, този влак вече е заминал. И макар някои доставчици да работят с MTU от 9000, по-голямата част от тях не го поддържат, а опитите за глобални промени в интернет отново и отново се оказват изключително трудни.

Източник: habr.com