인터넷에서 정보 전송의 최대 단위가 1500바이트가 된 까닭

이더넷은 어디에나 있으며 수만 개의 제조업체가 이를 지원하는 장비를 생산합니다. 그러나 거의 모든 장치에는 한 가지 공통점이 있습니다. 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(최대 전송 단위)는 단일 데이터 패킷의 최대 크기를 정의합니다. 일반적으로 LAN의 장치와 메시지를 교환할 때 MTU는 약 1500바이트이며 거의 전체 인터넷도 1500바이트에서 작동합니다. 그러나 이것이 이러한 통신 기술이 더 큰 패킷 크기를 전송할 수 없다는 의미는 아닙니다. .

예를 들어, 802.11(일반적으로 WiFi라고 함)의 MTU는 2304바이트이고 네트워크에서 FDDI를 사용하는 경우 MTU는 4352바이트입니다. 이더넷 자체에는 MTU에 최대 9000바이트 크기를 할당할 수 있는 "거대 프레임"이라는 개념이 있습니다(NIC, 스위치 및 라우터에서 이 모드를 지원함).

그러나 인터넷에서는 이것이 특별히 필요하지 않습니다. 인터넷의 주요 백본은 주로 이더넷 연결로 구성되므로 사실상 비공식 최대 패킷 크기는 다른 장치의 패킷 조각화를 방지하기 위해 1500B로 설정됩니다.

1500이라는 숫자 자체는 이상합니다. 예를 들어 컴퓨터 세계의 상수는 1500의 거듭제곱을 기반으로 한다고 기대할 수 있습니다. 그렇다면 XNUMXB는 어디서 왔으며 왜 아직도 사용하고 있을까요?

매직넘버

이더넷의 첫 번째 큰 혁신은 표준의 형태로 이루어졌습니다. 10BASE-2 (얇다) 그리고 10BASE-5 (두꺼움)은 특정 네트워크 세그먼트가 몇 백 미터를 커버할 수 있는지를 나타내는 숫자입니다.

당시 경쟁 프로토콜이 많았고 하드웨어에는 한계가 있었기 때문에 형식 작성자는 패킷 버퍼의 메모리 요구 사항이 매직 넘버 1500의 출현에 중요한 역할을 했다는 것을 인정합니다.

돌이켜보면 더 큰 최대값이 더 나은 솔루션이었을 수도 있다는 것은 분명하지만, 초기에 NIC 비용을 늘렸다면 이더넷이 널리 보급되는 것을 방해했을 것입니다.

그러나 이것이 전부는 아닙니다. 안에 작업 "이더넷: 로컬 컴퓨터 네트워크의 분산 패킷 교환"(1980)은 네트워크에서 대규모 패킷 사용의 효율성에 대한 최초의 분석 중 하나를 제공합니다. 당시 이는 이더넷 네트워크에 특히 중요했습니다. 단일 동축 케이블로 모든 시스템을 연결할 수 있거나 동시에 동일한 세그먼트의 모든 노드에 하나의 패킷을 보낼 수 있는 허브로 구성될 수 있었기 때문입니다.

세그먼트별로 메시지를 전송할 때(때때로 매우 바쁨) 메시지를 전송할 때 너무 많은 지연이 발생하지 않는 동시에 패킷 수가 너무 많이 증가하지 않는 숫자를 선택해야 했습니다.

분명히 당시 엔지니어들은 가장 "안전한" 옵션으로 1500B(약 12000비트)라는 숫자를 선택했습니다.

이후 다양한 메시징 시스템이 등장했지만 그 중 이더넷의 MTU 값이 1500바이트로 가장 낮았습니다. 네트워크에서 최소 MTU 값을 초과한다는 것은 패킷 조각화를 일으키거나 PMTUD(최대 패킷 크기 찾기)에 참여하는 것을 의미합니다. 선택한 경로에 대해]. 두 옵션 모두 고유한 문제가 있었습니다. 때로는 대규모 OS 제조업체가 MTU 값을 더 낮추는 경우도 있습니다.

효율성 요인

이제 우리는 레거시 대기 시간 측정 항목과 하드웨어 제한으로 인해 인터넷 MTU가 1500B로 제한된다는 것을 알고 있습니다. 이것이 인터넷의 효율성에 얼마나 영향을 미치나요?

대규모 인터넷 교환 지점 AMS-IX의 데이터를 살펴보면 전송된 패킷 중 최소 20%가 최대 크기를 가지고 있음을 알 수 있습니다. 총 LAN 트래픽도 확인할 수 있습니다.

두 그래프를 결합하면 다음과 같은 결과를 얻을 수 있습니다(각 패킷 크기 범위에 대한 트래픽 추정치).

또는 이러한 모든 헤더의 트래픽과 기타 서비스 정보를 살펴보면 척도가 다른 동일한 그래프를 얻을 수 있습니다.

대역폭의 상당 부분이 가장 큰 크기 클래스의 패킷 헤더에 사용됩니다. 피크 트래픽 시 가장 높은 오버헤드는 246GB/s이므로 이러한 옵션이 여전히 존재하는 경우 모두 "점보 프레임"으로 전환했다면 이 오버헤드는 약 41GB/s에 불과하다고 가정할 수 있습니다.

하지만 오늘날 기차가 이미 떠난 인터넷의 가장 큰 부분이 있다고 생각합니다. 일부 공급자는 9000 MTU를 사용하지만 대부분은 이를 지원하지 않으며 인터넷에서 전 세계적으로 무언가를 변경하려는 시도는 계속해서 극도로 어려운 것으로 입증되었습니다.

출처 : habr.com