Ethernet está em toda parte, e dezenas de milhares de fabricantes produzem equipamentos que o suportam. No entanto, quase todos esses dispositivos têm um número comum – :
$ 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 (Maximum Transmission Unit) [unidade máxima de transmissão] determina o tamanho máximo de um único pacote de dados. Em geral, ao trocar mensagens com dispositivos na sua LAN, o MTU será em torno de 1500 bytes, e toda a internet funciona quase inteiramente com um tamanho de 1500 B. No entanto, isso não significa que essas tecnologias de comunicação não possam transmitir pacotes de maior tamanho.
Por exemplo, o MTU do 802.11 (mais conhecido como WiFi) é de 2304 B, e se sua rede usar FDDI, então seu MTU é de 4352 B. O Ethernet tem o conceito de "quadros gigantes", onde o MTU pode ser definido para um tamanho de até 9000 B (com o suporte desse modo por NICs, switches e roteadores).
No entanto, na internet isso não é especialmente necessário. Como as principais rotas da internet consistem principalmente de conexões Ethernet, o tamanho máximo de pacote não oficial é de 1500 B, para evitar a fragmentação de pacotes em outros dispositivos.
O número 1500 em si é curioso – poderia-se esperar que constantes no mundo dos computadores fossem baseadas em potências de dois, por exemplo. Então, de onde veio os 1500 B e por que ainda os usamos?
Número mágico
O primeiro grande avanço do Ethernet no mundo ocorreu na forma de padrões (fino) e (grosso), os números nos quais falam sobre quantas centenas de metros cada segmento da rede pode cobrir.
Como na época havia muitos protocolos concorrentes e as limitações de hardware, o criador do formato reconhece que as exigências de memória do buffer de pacotes desempenharam um papel na criação do número mágico 1500:
Olhando para trás, fica claro que um máximo maior poderia ter sido uma solução melhor, no entanto, se tivéssemos aumentado o custo das NICs (controladores de rede) nas fases iniciais, isso não permitiria que o Ethernet se espalhasse tão amplamente.
No entanto, essa não é toda a história. Na «Ethernet: comutação de pacotes distribuída em redes locais de computadores» de 1980 apresenta uma das análises iniciais da eficiência do uso de pacotes grandes em redes. Naquela época, isso era particularmente importante para redes Ethernet, já que poderiam conectar todos os sistemas com um único cabo coaxial ou consistir em hubs capazes de enviar um pacote por vez para todos os nós de um mesmo segmento.
Era necessário escolher um número que não gerasse atrasos excessivos na transmissão de mensagens em segmentos (às vezes bastante carregados), ao mesmo tempo que não aumentasse demais o número de pacotes.
Parece que os engenheiros da época escolheram o número 1500 B (cerca de 12000 bits) como a opção mais 'segura'.
Desde então, diversas outras sistemas de transmissão de mensagens surgiram e desapareceram, mas o menor valor de MTU entre eles era o do Ethernet com seus 1500 B. Exceder o valor mínimo de MTU em uma rede significa ou provocar fragmentação de pacotes ou lidar com PMTUD [descoberta do tamanho máximo de pacote para o caminho selecionado]. Ambas as opções tinham seus próprios problemas. Mesmo que, às vezes, grandes fabricantes de sistemas operacionais reduzissem o valor de MTU ainda mais.
Fator de eficiência
Agora sabemos que o MTU na internet é limitado a 1500 B em grande parte devido a antigos indicadores de latência e limitações de hardware. Quão impactante isso é para a eficiência da internet?
Ao olhar para os dados de um grande ponto de troca de tráfego de internet, o AMS-IX, vemos que pelo menos 20% dos pacotes transmitidos têm o tamanho máximo. Também podemos observar o tráfego geral de LAN:
Se combinarmos os dois gráficos, teremos algo como o seguinte (estimativa do tráfego para cada faixa de tamanhos de pacotes):
Ou, se olharmos para o tráfego de todos esses cabeçalhos e outras informações de controle, obteremos o mesmo gráfico em uma escala diferente:
Uma parte considerável da largura de banda é gasta em cabeçalhos para pacotes da maior classe de tamanhos. Como no pico de tráfego as maiores sobrecargas atingem 246 Gb/s, pode-se supor que se todos tivéssemos migrado para 'quadros gigantes', quando essa possibilidade ainda existia, essas sobrecargas teriam sido de apenas cerca de 41 Gb/s.
Mas acredito que hoje, para a maior parte da internet, esse navio já partiu. E embora alguns provedores trabalhem com MTU de 9000, a maioria não suporta, e as tentativas de mudar algo globalmente na internet têm se mostrado extremamente difíceis a cada vez.
Fonte: habr.com
