Ethernet está en todas partes, y decenas de miles de fabricantes producen equipos compatibles. Sin embargo, casi todos estos dispositivos tienen un número común: :
$ 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 (Unidad Máxima de Transmisión) [maximum transmission unit] define el tamaño máximo de un paquete de datos individual. En general, cuando intercambias mensajes con dispositivos en tu LAN, el MTU será aproximadamente de 1500 bytes, y prácticamente toda Internet también opera con un tamaño de 1500 B. Sin embargo, esto no significa que estas tecnologías de comunicación no puedan transmitir paquetes de mayor tamaño.
Por ejemplo, en 802.11 (más conocido como WiFi) el MTU es de 2304 B, y si tu red utiliza FDDI, entonces tu MTU es de 4352 B. Ethernet tiene la noción de 'tramas gigantes', donde el MTU puede establecerse hasta un tamaño de 9000 B (si NIC, conmutadores y enrutadores admiten dicho modo).
Sin embargo, esto no es particularmente necesario en Internet. Dado que las principales autopistas de Internet consisten principalmente en conexiones Ethernet, el tamaño máximo de paquete no oficial está establecido de facto en 1500 B para evitar la fragmentación de paquetes en otros dispositivos.
El número 1500 en sí mismo es extraño; se podría esperar que las constantes en el mundo de la computación se basen en potencias de dos, por ejemplo. ¿De dónde provienen 1500 B y por qué seguimos usándolos?
Número mágico
El primer gran avance de Ethernet al mundo ocurrió en forma de estándares (delgado) y (grueso), donde los números indican cuántos cientos de metros puede cubrir un segmento de red.
Dado que en ese momento había muchos protocolos competidores y el hardware tenía sus limitaciones, el creador del formato reconoce que las exigencias de la memoria del búfer de paquetes jugaron un papel en la aparición del número mágico 1500:
Mirando hacia atrás, parece claro que un máximo mayor podría haber sido una mejor solución, sin embargo, si hubiéramos aumentado el costo de los NIC (controladores de red) en las primeras etapas, esto no habría permitido que Ethernet se difundiera tan ampliamente.
Sin embargo, esta no es toda la historia. En «Ethernet: conmutación de paquetes distribuida en redes informáticas locales» de 1980 presenta uno de los primeros análisis sobre la eficiencia del uso de paquetes de gran tamaño en las redes. En ese momento, esto era especialmente importante para las redes Ethernet, ya que podían conectar todos los sistemas mediante un solo cable coaxial, o estar compuestas por hubs que podían enviar un solo paquete a todos los nodos de un segmento en un instante.
Era necesario elegir un número que no produjera retrasos demasiado altos en la transmisión de mensajes en segmentos (a veces bastante congestionados), y a la vez no incrementara demasiado el número de paquetes.
Los ingenieros de la época aparentemente optaron por el número 1500 B (alrededor de 12000 bits) como la opción más «segura».
Desde entonces, han surgido y desaparecido diversas otras sistemas de transmisión de mensajes, sin embargo, Ethernet ha mantenido el valor más bajo de MTU con sus 1500 B. Exceder el valor mínimo de MTU en una red significa provocar fragmentación de paquetes o realizar PMTUD [búsqueda del tamaño máximo de paquete para la ruta seleccionada]. Ambas opciones tienen sus propios problemas. Incluso grandes fabricantes de sistemas operativos a veces fijaban el valor de MTU aún más bajo.
Factor de eficiencia
Ahora sabemos que el MTU en internet está limitado a 1500 B en gran parte debido a antiguas métricas de latencia y limitaciones de hardware. ¿Qué tan impactante es esto para la eficiencia de internet?
Si observamos los datos de un importante punto de intercambio de tráfico de internet como AMS-IX, veremos que al menos el 20% de los paquetes transmitidos tienen el tamaño máximo. También se puede examinar el tráfico total de la LAN:
Si combinamos ambos gráficos, obtendremos algo como lo siguiente (estimación del tráfico para cada rango de tamaños de paquetes):
O, si analizamos el tráfico de todos estos encabezados y otra información de control, obtendremos el mismo gráfico pero con otra escala:
Una parte considerable del ancho de banda se destina a los encabezados para los paquetes del tamaño más grande. Dado que en el pico del tráfico los costos adicionales ascienden a 246 Gb/s, se puede suponer que si todos hubiéramos adoptado «tramas enormes» cuando todavía era posible, estos costos adicionales habrían sido apenas alrededor de 41 Gb/s.
Sin embargo, creo que hoy en día ese tren ya ha pasado para la mayor parte de Internet. Y aunque algunos proveedores operan con un MTU de 9000, la mayoría no lo admite, y los intentos de cambiar algo de manera global en Internet han resultado ser extremadamente difíciles una y otra vez.
Fuente: habr.com
