Maximální přenosová jednotka (MTU)

Maximální přenosová jednotka (MTU)

V počítačových sítích termín maximální přenosová jednotka (MTU) označuje velikost (v bajtech) největší PDU, kterou může daná vrstva komunikačního protokolu předávat dále. Parametry MTU se obvykle objevují ve spojení s komunikačním rozhraním (NIC, sériový port atd.). MTU může být stanoveno standardy (jak je tomu u ethernetu) nebo rozhodnuto v době připojení (jak je tomu obvykle u sériových linek point-to-point). Vyšší MTU přináší vyšší efektivitu, protože každý paket nese více uživatelských dat, zatímco režie protokolů, jako jsou záhlaví nebo základní zpoždění jednotlivých paketů, zůstává pevná a vyšší účinnost znamená mírné zlepšení propustnosti hromadných protokolů. Velké pakety však mohou nějakou dobu zabírat pomalé spojení, což způsobí větší zpoždění při sledování paketů a zvýšení zpoždění a minimální latence. Například paket o velikosti 1500 14.4 bajtů, největší povolený ethernetem v síťové vrstvě (a tedy na většině internetu), by spojil XNUMXk modem asi na jednu sekundu.

Zjištění cesty MTU
Internetový protokol definuje „cestu MTU“ internetové přenosové cesty jako nejmenší MTU ze všech IP skoků „cesty“ mezi zdrojem a cílem. Jinak řečeno, cesta MTU je největší velikost paketu, která prochází touto cestou, aniž by došlo k fragmentaci.

RFC 1191 popisuje „Path MTU discovery“, techniku ​​pro určování cesty MTU mezi dvěma IP hostiteli. Funguje to tak, že v hlavičkách IP odchozích paketů nastavíte možnost DF (Don't Fragment). Jakékoli zařízení na trase, jejíž MTU je menší než paket, takové pakety zahodí a odešle zpět zprávu ICMP „Destination Unreachable (Datagram Too Big)“ obsahující jeho MTU, což zdrojovému hostiteli umožní přiměřeně zmenšit předpokládanou cestu MTU. Proces se opakuje, dokud není MTU dostatečně malý na to, aby procházel celou cestu bez fragmentace.

Bohužel rostoucí počet sítí snižuje provoz ICMP (např. Aby se zabránilo útokům odmítnutí služby), což brání fungování zjišťování MTU cesty. Takové blokování často detekuje v případech, kdy připojení funguje pro data s malým objemem, ale zablokuje se, jakmile hostitel odešle najednou velký blok dat. Například u IRC se připojujícímu klientovi může zobrazit až pingová zpráva, ale poté nedostane žádnou odpověď. Důvodem je, že velká sada uvítacích zpráv je rozesílána v paketech větších než skutečná MTU. Také v síti IP se cesta ze zdrojové adresy na cílovou adresu často dynamicky upravuje v reakci na různé události (vyrovnávání zátěže, přetížení, výstupy atd.)-to může mít za následek změnu cesty MTU (někdy během přenosu, což může zavést další poklesy paketů, než hostitel najde novou bezpečnou MTU.

Většina ethernetových sítí LAN využívá MTU 1500 9000 bajtů (moderní sítě LAN mohou využívat rámce Jumbo, což umožňuje MTU až XNUMX XNUMX bajtů), ale hraniční protokoly jako PPPoE to sníží. To způsobí, že zjišťování MTU cesty vstoupí v platnost s možným výsledkem toho, že některé weby za špatně nakonfigurovanými firewally budou nedostupné. Lze to případně obejít, podle toho, kterou část sítě ovládá; například lze změnit MSS (maximální velikost segmentu) v počátečním paketu, který nastavuje připojení TCP na něčí bráně firewall.

Tento problém se objevuje častěji od zavedení systému Windows Vista, který zavádí „zásobník TCP/IP příští generace“. To implementuje „Automatické ladění přijímacího okna, které průběžně určuje optimální velikost přijímacího okna měřením produktu se zpožděním šířky pásma a rychlosti načítání aplikace a upravuje maximální velikost přijímacího okna na základě měnících se síťových podmínek.“ [2] To bylo vidět selhat ve spojení se staršími routery a firewally, které vypadaly, že fungují s jinými operačními systémy. Nejčastěji se vyskytuje u routerů ADSL a často jej lze napravit aktualizací firmwaru.

Páteře ATM, příklad ladění MTU
Někdy je z hlediska účinnosti vhodnější uměle deklarovat sníženou MTU v softwaru pod podporovanou skutečnou maximální možnou délkou. Jedním z příkladů je případ, kdy je provoz IP přenášen přes síť ATM (Asynchronous Transfer Mode). Někteří poskytovatelé, zejména ti s telefonním pozadím, používají ATM ve své vnitřní páteřní síti.

Optimálního využití ATM je dosaženo tehdy, když je délka paketu násobkem 48 bajtů. Důvodem je to, že ATM je odesíláno jako proud paketů pevné délky (známých jako „buňky“), z nichž každý může nést užitečné zatížení 48 bajtů uživatelských dat s 5 bajty režie za celkovou cenu 53 bajtů na buňku. Celková délka přenášených datových dat je tedy 53 * ncells bytů, kde ncells = počet požadovaných buněk = INT ((payload_length+47)/48). Takže v nejhorším případě, kde je celková délka = (48*n+1) bytů, je k přenosu posledního bajtu užitečné zátěže zapotřebí jedna další buňka, přičemž konečná buňka stojí dalších 53 přenesených bytů, z nichž 47 je výplňových. Z tohoto důvodu uměle deklarovaná snížená MTU v softwaru maximalizuje účinnost protokolu ve vrstvě ATM tím, že celková délka užitečného zatížení ATM AAL5 je vždy 48 bajtů, kdykoli je to možné.

Například 31 zcela zaplněných buněk ATM nese užitečné zatížení 31*48 = 1488 bajtů. Když vezmeme tento údaj 1488 a odečteme od něj veškeré režijní náklady, které přispěly všemi relevantními vyššími protokoly, můžeme získat navrhovanou hodnotu pro uměle sníženou optimálně MTU. V případě, že by uživatel normálně odeslal 1500 bajtových paketů, zaslání mezi 1489 a 1536 bajty vyžaduje dodatečný fixní poplatek za přenesených 53 bajtů ve formě jedné další buňky ATM.

Pro příklad připojení IP přes DSL pomocí PPPoA/VC-MUX, opět zvolením zaplnění 31 buněk ATM jako dříve, získáme požadovaný optimálně snížený údaj MTU 1478 = 31*48-10 s přihlédnutím k režii 10 bytů skládající se z režie protokolu Point-to-Point 2 bajty a režie AAL5 8 bajtů. To dává celkové náklady 31*53 = 1643 bytů přenášených prostřednictvím ATM z 1478 bajtového paketu předaného do PPPoA. V případě IP odesílaného přes ADSL pomocí PPPoA by číslem 1478 byla celková délka IP paketu včetně IP záhlaví. Takže v tomto příkladu dodržování samostatně uložené snížené MTU 1478 na rozdíl od odesílání IP paketů o celkové délce 1500 ušetří 53 bytů na paket ve vrstvě ATM za cenu 22bajtového snížení délky IP paketů.

Maximální MTU pro připojení PPPoE/DSL je 1492, na RFC 2516: 6 bytů je hlavička PPPoE, takže zbývá dostatek místa pro užitečné zatížení 1488 bajtů nebo 31 celých buněk ATM.

Konečně: Standardní hodnota MTU má být 1492 .... a v případě problémů s procházením nebo problémů s připojením MSN by mělo být sníženo na hodnoty 1422 a 1420.

Reference: Wikipedia

S pozdravem