Bagaimana unit maksimum penghantaran maklumat di Internet menjadi 1500 bait

Ethernet ada di mana-mana, dan puluhan ribu pengeluar menghasilkan peralatan yang menyokongnya. Walau bagaimanapun, hampir semua peranti ini mempunyai satu persamaan - 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 (Unit Penghantaran Maksimum) mentakrifkan saiz maksimum satu paket data. Secara umum, apabila anda bertukar-tukar mesej dengan peranti pada LAN anda, MTU akan berada pada susunan 1500 bait, dan hampir keseluruhan Internet juga beroperasi pada 1500 bait. Walau bagaimanapun, ini tidak bermakna bahawa teknologi komunikasi ini tidak boleh menghantar saiz paket yang lebih besar. .

Contohnya, 802.11 (biasanya dikenali sebagai WiFi) mempunyai MTU sebanyak 2304 bait dan jika rangkaian anda menggunakan FDDI, maka MTU anda ialah 4352 bait. Ethernet sendiri mempunyai konsep "bingkai gergasi", di mana MTU boleh diberikan saiz sehingga 9000 bait (dengan sokongan untuk mod ini oleh NIC, suis dan penghala).

Walau bagaimanapun, di Internet ini tidak begitu diperlukan. Memandangkan tulang belakang utama Internet terutamanya terdiri daripada sambungan Ethernet, saiz paket maksimum tidak rasmi secara de facto ditetapkan kepada 1500B untuk mengelakkan pemecahan paket pada peranti lain.

Nombor 1500 itu sendiri adalah pelik - seseorang akan menjangkakan pemalar dalam dunia komputer berdasarkan kuasa dua, sebagai contoh. Jadi dari mana datangnya 1500B dan mengapa kita masih menggunakannya?

nombor ajaib

Kejayaan besar pertama Ethernet ke dunia datang dalam bentuk piawaian. 10ASAS-2 (nipis) dan 10ASAS-5 (tebal), nombor yang menunjukkan berapa ratus meter segmen rangkaian tertentu boleh meliputi.

Memandangkan terdapat banyak protokol yang bersaing pada masa itu, dan perkakasan mempunyai hadnya, pencipta format mengakui bahawa keperluan memori penampan paket memainkan peranan dalam kemunculan nombor ajaib 1500:

Jika dilihat semula, jelas bahawa maksimum yang lebih besar mungkin merupakan penyelesaian yang lebih baik, tetapi jika kami telah meningkatkan kos NIC sejak awal, ia akan menghalang Ethernet daripada merebak secara meluas.

Walau bagaimanapun, ini bukan keseluruhan cerita. DALAM kerja “Ethernet: Distributed Packet Switching in Local Computer Networks,” 1980, menyediakan salah satu analisis terawal tentang keberkesanan penggunaan paket besar dalam rangkaian. Pada masa itu, ini amat penting untuk rangkaian Ethernet, kerana mereka boleh menyambungkan semua sistem dengan kabel sepaksi tunggal, atau terdiri daripada hab yang mampu menghantar satu paket ke semua nod pada segmen yang sama pada satu masa.

Ia adalah perlu untuk memilih nombor yang tidak akan mengakibatkan kelewatan yang terlalu tinggi apabila menghantar mesej dalam segmen (kadang-kadang agak sibuk), dan pada masa yang sama tidak akan meningkatkan bilangan paket terlalu banyak.

Nampaknya, jurutera pada masa itu memilih nombor 1500 B (kira-kira 12000 bit) sebagai pilihan yang paling "selamat".

Sejak itu, pelbagai sistem pemesejan lain telah datang dan hilang, tetapi antaranya, Ethernet mempunyai nilai MTU terendah dengan 1500 Bait. Melebihi nilai MTU minimum dalam rangkaian bermakna sama ada menyebabkan pemecahan paket atau terlibat dalam PMTUD [mencari saiz paket maksimum untuk laluan yang dipilih]. Kedua-dua pilihan mempunyai masalah khas mereka sendiri. Walaupun kadangkala pengeluar OS yang besar menurunkan nilai MTU dengan lebih rendah.

Faktor kecekapan

Kini kami tahu bahawa MTU Internet dihadkan kepada 1500B, sebahagian besarnya disebabkan oleh metrik kependaman warisan dan had perkakasan. Sejauh manakah ini menjejaskan kecekapan Internet?

Jika kita melihat data dari titik pertukaran Internet yang besar AMS-IX, kita melihat bahawa sekurang-kurangnya 20% daripada paket yang dihantar mempunyai saiz maksimum. Anda juga boleh melihat jumlah trafik LAN:

Jika anda menggabungkan kedua-dua graf, anda mendapat sesuatu seperti berikut (anggaran trafik untuk setiap julat saiz paket):

Atau, jika kita melihat trafik semua pengepala ini dan maklumat perkhidmatan lain, kita mendapat graf yang sama dengan skala yang berbeza:

Sebahagian besar lebar jalur dibelanjakan untuk pengepala untuk paket dalam kelas saiz terbesar. Memandangkan overhed tertinggi pada trafik puncak ialah 246 GB/s, boleh diandaikan bahawa jika kita semua telah bertukar kepada "bingkai jumbo" apabila pilihan sedemikian masih wujud, overhed ini hanya akan menjadi kira-kira 41 GB/s.

Tetapi saya fikir hari ini untuk bahagian terbesar Internet yang kereta api telah pun pergi. Dan walaupun sesetengah pembekal bekerja dengan MTU sebanyak 9000, kebanyakannya tidak menyokongnya, dan cuba mengubah sesuatu secara global di Internet telah terbukti sangat sukar berulang kali.

Sumber: www.habr.com