Ethernet je všade a desaťtisíce výrobcov vyrábajú zariadenia, ktoré ho podporujú. Takmer všetky tieto zariadenia však majú jedno spoločné – :
$ 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) definuje maximálnu veľkosť jedného dátového paketu. Vo všeobecnosti, keď si vymieňate správy so zariadeniami vo vašej LAN, MTU bude rádovo 1500 bajtov a takmer celý internet funguje na 1500 bajtoch.To však neznamená, že tieto komunikačné technológie nedokážu prenášať väčšie veľkosti paketov.
Napríklad 802.11 (bežne známy ako WiFi) má MTU 2304 bajtov a ak vaša sieť používa FDDI, vaša MTU je 4352 bajtov. Samotný Ethernet má koncept „obrovských rámcov“, kde MTU môže byť priradená veľkosť až 9000 bajtov (s podporou tohto režimu sieťovými kartami, prepínačmi a smerovačmi).
Na internete to však nie je zvlášť potrebné. Keďže hlavnú chrbticu internetu tvoria primárne ethernetové pripojenia, de facto neoficiálna maximálna veľkosť paketu je nastavená na 1500B, aby sa predišlo fragmentácii paketov na iných zariadeniach.
Samotné číslo 1500 je zvláštne – človek by čakal, že konštanty v počítačovom svete budú založené napríklad na mocninách dvojky. Odkiaľ sa teda 1500B vzalo a prečo ho stále používame?
Magické číslo
Prvý veľký prelom Ethernetu do sveta prišiel vo forme štandardov. (tenké) a (hrubé), čísla, ktoré udávajú, koľko stoviek metrov môže pokryť konkrétny segment siete.
Keďže v tom čase existovalo veľa konkurenčných protokolov a hardvér mal svoje obmedzenia, tvorca formátu priznáva, že pri vzniku magického čísla 1500 zohrali úlohu pamäťové nároky paketovej vyrovnávacej pamäte:
Pri spätnom pohľade je jasné, že väčšie maximum by mohlo byť lepším riešením, ale ak by sme zvýšili náklady na sieťové karty na začiatku, zabránili by tomu, aby sa Ethernet tak rozšíril.
Toto však nie je celý príbeh. IN „Ethernet: Distribuované prepínanie paketov v miestnych počítačových sieťach“ z roku 1980 poskytuje jednu z prvých analýz efektívnosti používania veľkých paketov v sieťach. V tom čase to bolo obzvlášť dôležité pre ethernetové siete, pretože mohli buď spájať všetky systémy jedným koaxiálnym káblom, alebo pozostávať z rozbočovačov schopných poslať jeden paket do všetkých uzlov v rovnakom segmente naraz.
Bolo potrebné zvoliť taký počet, aby nedochádzalo k príliš vysokým oneskoreniam pri prenose správ v segmentoch (niekedy dosť vyťažených), a zároveň by príliš nezvyšoval počet paketov.
Inžinieri v tom čase zjavne zvolili číslo 1500 B (asi 12000 XNUMX bitov) ako „najbezpečnejšiu“ možnosť.
Odvtedy sa objavili a zanikli rôzne iné systémy na odosielanie správ, ale spomedzi nich mal Ethernet najnižšiu hodnotu MTU so svojimi 1500 XNUMX bajtmi. Prekročenie minimálnej hodnoty MTU v sieti znamená buď spôsobiť fragmentáciu paketu alebo zapojiť sa do PMTUD [zistenie maximálnej veľkosti paketu pre zvolenú cestu]. Obe možnosti mali svoje osobitné problémy. Aj keď niekedy veľkí výrobcovia OS znížili hodnotu MTU ešte nižšie.
Faktor účinnosti
Teraz vieme, že internetová MTU je obmedzená na 1500 XNUMX B, hlavne kvôli starým metrikám latencie a hardvérovým obmedzeniam. Ako veľmi to ovplyvňuje efektivitu internetu?
Ak sa pozrieme na dáta z veľkého internetového výmenného bodu AMS-IX, vidíme, že minimálne 20 % prenášaných paketov má maximálnu veľkosť. Môžete sa tiež pozrieť na celkovú prevádzku LAN:
Ak skombinujete oba grafy, dostanete niečo ako nasledovné (odhady návštevnosti pre každý rozsah veľkosti paketu):
Alebo, ak sa pozrieme na návštevnosť všetkých týchto hlavičiek a ďalších informácií o službách, dostaneme rovnaký graf s inou mierkou:
Pomerne veľká časť šírky pásma sa minie na hlavičky pre pakety v najväčšej triede veľkosti. Keďže najvyššia réžia pri špičkovej prevádzke je 246 GB/s, dá sa predpokladať, že ak by sme všetci prešli na „jumbo snímky“, keď ešte takáto možnosť existovala, táto réžia by bola len asi 41 GB/s.
Ale myslím si, že dnes pre najväčšiu časť internetu ten vlak už odišiel. A hoci niektorí poskytovatelia pracujú s MTU 9000, väčšina to nepodporuje a pokúšať sa niečo globálne zmeniť na internete sa znova a znova ukázalo ako mimoriadne náročné.
Zdroj: hab.com