כיצד היחידה המקסימלית של העברת מידע באינטרנט הפכה ל-1500 בתים

אתרנט נמצא בכל מקום, ועשרות אלפי יצרנים מייצרים ציוד שתומך בו. עם זאת, כמעט לכל המכשירים הללו יש דבר אחד במשותף - MTU:

$ 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

MTU (Maximum Transmission Unit) מגדיר את הגודל המרבי של חבילת נתונים בודדת. באופן כללי, כאשר אתה מחליף הודעות עם מכשירים ברשת ה-LAN שלך, ה-MTU יהיה בסדר גודל של 1500 בתים, וכמעט כל האינטרנט פועל ב-1500 בתים. עם זאת, אין זה אומר שטכנולוגיות תקשורת אלו אינן יכולות לשדר גדלי מנות גדולים יותר.

לדוגמה, ל-802.11 (הידוע בכינויו WiFi) יש MTU של 2304 בתים, ואם הרשת שלך משתמשת ב-FDDI, אז ה-MTU שלך הוא 4352 בתים. ל-Ethernet עצמו יש את הרעיון של "מסגרות ענק", שבו ניתן להקצות ל-MTU גודל של עד 9000 בתים (עם תמיכה במצב זה על ידי NICs, מתגים ונתבים).

עם זאת, באינטרנט זה לא הכרחי במיוחד. מכיוון שעמודי השדרה העיקריים של האינטרנט מורכבים בעיקר מחיבורי Ethernet, גודל החבילה המקסימלי הלא רשמי בפועל מוגדר ל-1500B כדי למנוע פיצול מנות במכשירים אחרים.

המספר 1500 עצמו מוזר - אפשר לצפות שקבועים בעולם המחשבים יתבססו על חזקה של שתיים, למשל. אז מאיפה הגיע 1500B ומדוע אנחנו עדיין משתמשים בו?

מספר קסם

פריצת הדרך הגדולה הראשונה של אתרנט לעולם הגיעה בצורה של תקנים. 10BASE-2 (דק) ו 10BASE-5 (עבה), המספרים שבהם מציינים כמה מאות מטרים יכול פלח רשת מסוים לכסות.

מכיוון שהיו פרוטוקולים מתחרים רבים באותה תקופה, ולחומרה היו מגבלות שלה, יוצר הפורמט מודה שדרישות הזיכרון של מאגר החבילות שיחקו תפקיד בהופעתו של מספר הקסם 1500:

בדיעבד, ברור שמקסימום גדול יותר עשוי היה להיות פתרון טוב יותר, אבל אם היינו מעלים את העלות של NICs בשלב מוקדם, זה היה מונע מ-Ethernet להפוך לנפוץ באותה מידה.

עם זאת, זה לא כל הסיפור. IN עבודה "Ethernet: Distributed Packet Switching in Local Computer Networks," 1980, מספק את אחד הניתוחים המוקדמים ביותר של יעילות השימוש בחבילות גדולות ברשתות. באותה תקופה, זה היה חשוב במיוחד עבור רשתות Ethernet, מכיוון שהן יכלו לחבר את כל המערכות באמצעות כבל קואקסיאלי יחיד, או להכיל רכזות המסוגלות לשלוח חבילה אחת לכל הצמתים באותו מקטע בו-זמנית.

היה צורך לבחור מספר שלא יגרום לעיכובים גבוהים מדי בהעברת הודעות בקטעים (לעיתים די עמוס), ובמקביל לא יגדיל יותר מדי את מספר החבילות.

ככל הנראה, מהנדסים באותה תקופה בחרו במספר 1500 B (כ-12000 סיביות) כאופציה ה"בטוחה" ביותר.

מאז, מערכות הודעות שונות הגיעו ונעלמו, אך ביניהן, ל-Ethernet היה ערך ה-MTU הנמוך ביותר עם 1500 הבתים שלו. חריגה מערך ה-MTU המינימלי ברשת פירושה גרימת פיצול מנות או מעורבות ב-PMTUD [מציאת גודל החבילה המקסימלי עבור הנתיב שנבחר]. לשתי האפשרויות היו בעיות מיוחדות משלהן. גם אם לפעמים יצרני מערכת הפעלה גדולים הורידו את ערך ה-MTU אפילו נמוך יותר.

גורם יעילות

כעת אנו יודעים ש-MTU האינטרנט מוגבל ל-1500B, בעיקר בשל מדדי חביון מדור קודם ומגבלות חומרה. עד כמה זה משפיע על יעילות האינטרנט?

אם אנו מסתכלים על נתונים מנקודת חילופי אינטרנט גדולה AMS-IX, אנו רואים שלפחות 20% מהמנות המשודרות יש גודל מקסימלי. אתה יכול גם להסתכל על סך תעבורת ה-LAN:

אם תשלב את שני הגרפים, תקבל משהו כמו הבא (הערכות תנועה עבור כל טווח גודל מנות):

לחלופין, אם נסתכל על התעבורה של כל הכותרות הללו ומידע שירות אחר, נקבל את אותו גרף עם קנה מידה שונה:

חלק גדול למדי מרוחב הפס מושקע בכותרות עבור מנות בדרגת הגודל הגדולה ביותר. מכיוון שהתקורה הגבוהה ביותר בתעבורה בשיא היא 246 ג'יגה-בייט לשנייה, ניתן להניח שאם כולנו היינו עוברים ל"מסגרות ג'מבו" כשאפשרות כזו עדיין הייתה קיימת, התקורה הזו הייתה עומדת על כ-41 גיגה-בייט לשנייה בלבד.

אבל אני חושב שהיום עבור החלק הגדול ביותר של האינטרנט הרכבת כבר יצאה. ולמרות שחלק מהספקים עובדים עם MTU של 9000, רובם לא תומכים בו, והניסיון לשנות משהו גלובלי באינטרנט הוכיח את עצמו כקשה ביותר שוב ושוב.

מקור: www.habr.com