इंटरनेट पर सूचना स्थानांतरण की अधिकतम इकाई 1500 बाइट्स कैसे हो गयी?

ईथरनेट हर जगह है, और हजारों निर्माता इसका समर्थन करने वाले उपकरण तैयार करते हैं। हालाँकि, इनमें से लगभग सभी उपकरणों में एक बात समान है - एमटीयू:

$ ip l
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 state UNKNOWN
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
2: enp5s0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 state UP 
    link/ether xx:xx:xx:xx:xx:xx brd ff:ff:ff:ff:ff:ff

एमटीयू (अधिकतम ट्रांसमिशन यूनिट) एकल डेटा पैकेट के अधिकतम आकार को परिभाषित करता है। सामान्य तौर पर, जब आप अपने LAN पर उपकरणों के साथ संदेशों का आदान-प्रदान करते हैं, तो MTU 1500 बाइट्स के क्रम पर होगा, और लगभग पूरा इंटरनेट भी 1500 बाइट्स पर संचालित होता है। हालाँकि, इसका मतलब यह नहीं है कि ये संचार प्रौद्योगिकियाँ बड़े पैकेट आकार को प्रसारित नहीं कर सकती हैं .

उदाहरण के लिए, 802.11 (आमतौर पर वाईफाई के रूप में जाना जाता है) में 2304 बाइट्स का एमटीयू है, और यदि आपका नेटवर्क एफडीडीआई का उपयोग करता है, तो आपका एमटीयू 4352 बाइट्स है। ईथरनेट में स्वयं "विशाल फ्रेम" की अवधारणा है, जहां एमटीयू को 9000 बाइट्स तक का आकार सौंपा जा सकता है (एनआईसी, स्विच और राउटर द्वारा इस मोड के समर्थन के साथ)।

हालाँकि, इंटरनेट पर यह विशेष रूप से आवश्यक नहीं है। चूंकि इंटरनेट की मुख्य रीढ़ मुख्य रूप से ईथरनेट कनेक्शन से बनी होती है, इसलिए अन्य उपकरणों पर पैकेट विखंडन से बचने के लिए वास्तविक अनौपचारिक अधिकतम पैकेट आकार 1500B पर सेट किया जाता है।

संख्या 1500 अपने आप में अजीब है - उदाहरण के लिए, कोई कंप्यूटर की दुनिया में स्थिरांक की दो की शक्तियों पर आधारित होने की उम्मीद करेगा। तो 1500B कहाँ से आया और हम अभी भी इसका उपयोग क्यों करते हैं?

जादुई संख्या

दुनिया में ईथरनेट की पहली बड़ी सफलता मानकों के रूप में आई। 10बेस-2 (पतला) और 10बेस-5 (मोटा), संख्याएँ दर्शाती हैं कि एक विशेष नेटवर्क खंड कितने सैकड़ों मीटर की दूरी तय कर सकता है।

चूँकि उस समय कई प्रतिस्पर्धी प्रोटोकॉल थे, और हार्डवेयर की अपनी सीमाएँ थीं, प्रारूप के निर्माता मानते हैं कि पैकेट बफ़र की मेमोरी आवश्यकताओं ने जादुई संख्या 1500 के उद्भव में भूमिका निभाई:

पीछे देखने पर, यह स्पष्ट है कि एक बड़ा अधिकतम एक बेहतर समाधान हो सकता था, लेकिन अगर हमने एनआईसी की लागत जल्दी बढ़ा दी होती, तो यह ईथरनेट को व्यापक रूप से फैलने से रोक देता।

हालाँकि, यह पूरी कहानी नहीं है। में काम "ईथरनेट: स्थानीय कंप्यूटर नेटवर्क में वितरित पैकेट स्विचिंग," 1980, नेटवर्क में बड़े पैकेट के उपयोग की प्रभावशीलता के शुरुआती विश्लेषणों में से एक प्रदान करता है। उस समय, यह ईथरनेट नेटवर्क के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण था, क्योंकि वे या तो सभी प्रणालियों को एक एकल समाक्षीय केबल से जोड़ सकते थे, या एक समय में एक ही खंड पर सभी नोड्स पर एक पैकेट भेजने में सक्षम हब से युक्त हो सकते थे।

ऐसी संख्या चुनना आवश्यक था जिसके परिणामस्वरूप खंडों में संदेश प्रसारित करते समय बहुत अधिक देरी न हो (कभी-कभी काफी व्यस्त), और साथ ही पैकेटों की संख्या में बहुत अधिक वृद्धि न हो।

जाहिर है, उस समय इंजीनियरों ने 1500 बी (लगभग 12000 बिट्स) संख्या को सबसे "सुरक्षित" विकल्प के रूप में चुना था।

तब से, कई अन्य मैसेजिंग सिस्टम आए और चले गए, लेकिन उनमें से, ईथरनेट का 1500 बाइट्स के साथ सबसे कम एमटीयू मूल्य था। नेटवर्क में न्यूनतम एमटीयू मूल्य से अधिक होने का मतलब या तो पैकेट विखंडन या पीएमटीयूडी में संलग्न होना है [अधिकतम पैकेट आकार ढूंढना चयनित पथ के लिए]। दोनों विकल्पों की अपनी-अपनी विशेष समस्याएँ थीं। भले ही कभी-कभी बड़े OS निर्माताओं ने MTU मान को और भी कम कर दिया हो।

दक्षता कारक

अब हम जानते हैं कि इंटरनेट एमटीयू 1500बी तक सीमित है, जिसका मुख्य कारण विरासती विलंबता मेट्रिक्स और हार्डवेयर सीमाएं हैं। इससे इंटरनेट की कार्यक्षमता पर कितना प्रभाव पड़ता है?

यदि हम एक बड़े इंटरनेट ट्रैफ़िक विनिमय बिंदु AMS-IX के डेटा को देखें, तो हम देखते हैं कि कम से कम 20% प्रेषित पैकेटों का आकार अधिकतम होता है। आप कुल LAN ट्रैफ़िक भी देख सकते हैं:

यदि आप दोनों ग्राफ़ को जोड़ते हैं, तो आपको निम्नलिखित जैसा कुछ मिलता है (प्रत्येक पैकेट आकार सीमा के लिए ट्रैफ़िक अनुमान):

या, यदि हम इन सभी हेडर और अन्य सेवा सूचनाओं के ट्रैफ़िक को देखें, तो हमें एक अलग पैमाने के साथ एक ही ग्राफ़ मिलता है:

बैंडविड्थ का एक बड़ा हिस्सा सबसे बड़े आकार वर्ग के पैकेट के हेडर पर खर्च किया जाता है। चूँकि चरम ट्रैफ़िक पर उच्चतम ओवरहेड 246 जीबी/सेकंड है, इसलिए यह माना जा सकता है कि यदि हम सभी ने "जंबो फ़्रेम" पर स्विच किया होता जब ऐसा विकल्प अभी भी मौजूद था, तो यह ओवरहेड केवल लगभग 41 जीबी/सेकेंड होता।

लेकिन मुझे लगता है कि आज इंटरनेट के सबसे बड़े हिस्से के लिए वह ट्रेन पहले ही जा चुकी है। और यद्यपि कुछ प्रदाता 9000 के एमटीयू के साथ काम करते हैं, अधिकांश इसका समर्थन नहीं करते हैं, और इंटरनेट पर विश्व स्तर पर कुछ बदलने की कोशिश करना बार-बार बेहद कठिन साबित हुआ है।

स्रोत: www.habr.com