Suurin voimansiirtoyksikkö (MTU)

Suurin voimansiirtoyksikkö (MTU)

Tietokoneverkoissa termi Maximum Transmission Unit (MTU) viittaa suurimman PDU: n kokoon (tavuina), jonka tietyt tietoliikenneprotokollan kerrokset voivat siirtää eteenpäin. MTU -parametrit näkyvät yleensä yhdessä tietoliikennerajapinnan (NIC, sarjaportti jne.) Kanssa. MTU voidaan vahvistaa standardeilla (kuten Ethernetin tapauksessa) tai päättää yhteyden muodostamishetkellä (kuten tavallisesti pisteestä pisteeseen-sarjayhteyksissä). Suurempi MTU tuo paremman tehokkuuden, koska jokainen paketti kuljettaa enemmän käyttäjätietoja, kun taas protokollan yleiskustannukset, kuten otsikot tai pakettikohtaiset viiveet, pysyvät kiinteinä, ja suurempi tehokkuus tarkoittaa hiukan parannusta joukkoprotokollan läpimenossa. Suuret paketit voivat kuitenkin käyttää hitaan linkin jonkin aikaa, mikä aiheuttaa suurempia viiveitä pakettien seuraamiseen ja lisää viivettä ja vähimmäisviiveitä. Esimerkiksi 1500 tavun paketti, suurin Ethernetin sallima verkkokerroksessa (ja siten suurin osa Internetistä), sitoisi 14.4 kt: n modeemin noin sekunniksi.

Polun MTU -löytö
Internet -protokolla määrittelee Internet -siirtoreitin "polun MTU" pienimmäksi MTU: ksi lähteen ja kohteen välisen "polun" IP -hyppyistä. Toisin sanoen polku MTU on suurin paketin koko, joka kulkee tämän polun kärsimättä pirstoutumista.

RFC 1191 kuvaa ”Path MTU discovery” -tekniikkaa, jolla määritetään polku MTU kahden IP -isännän välillä. Se toimii asettamalla DF (Don't Fragment) -vaihtoehto lähtevien pakettien IP -otsikoihin. Kaikki reitillä olevat laitteet, joiden MTU on pienempi kuin paketti, pudottavat tällaiset paketit ja lähettävät takaisin MTMP: n sisältävän ICMP: n "Destination Unreachable (Datagram Too Big)" -viestin, jolloin lähdeisäntä voi pienentää oletettua polkuaan MTU. Prosessi toistuu, kunnes MTU on tarpeeksi pieni kulkemaan koko polun ilman sirpaleita.

Valitettavasti yhä useammat verkot vähentävät ICMP-liikennettä (esim. Estääkseen palvelunestohyökkäyksiä), mikä estää MTU-polun etsimisen toimimasta. Usein havaitaan tällainen esto tapauksissa, joissa yhteys toimii pienen äänenvoimakkuuden tiedoille, mutta jumittuu heti, kun isäntä lähettää suuren datalohkon kerrallaan. Esimerkiksi IRC: llä yhdistyvä asiakas saattaa nähdä ping -viestin, mutta ei saa vastausta sen jälkeen. Tämä johtuu siitä, että suuri joukko tervetuloviestejä lähetetään paketteina, jotka ovat suurempia kuin todellinen MTU. IP-verkossa myös polku lähdeosoitteesta kohdeosoitteeseen muuttuu usein dynaamisesti eri tapahtumien (kuormituksen tasapainotus, ruuhkautuminen, lähdöt jne.) Perusteella-tämä voi johtaa siihen, että polku MTU muuttuu (joskus toistuvasti) lähetyksen aikana, mikä voi tuoda lisää pakettipisaroita ennen kuin isäntä löytää uuden turvallisen MTU: n.

Useimmat Ethernet -lähiverkot käyttävät 1500 tavun MTU: ta (nykyaikaiset lähiverkot voivat käyttää Jumbo -kehyksiä, mikä mahdollistaa jopa 9000 tavun MTU: n), mutta rajaprotokollat, kuten PPPoE, vähentävät tätä. Tämä saa polun MTU-etsinnän voimaan ja saattaa johtaa siihen, että jotkin sivustot huonosti määritettyjen palomuurien takana eivät ole käytettävissä. Tätä voidaan mahdollisesti kiertää sen mukaan, mitä verkon osaa hallitaan; esimerkiksi voidaan muuttaa MSS (segmentin enimmäiskoko) alkuperäisessä paketissa, joka muodostaa TCP -yhteyden palomuurillesi.

Tämä ongelma on tullut esiin useammin sen jälkeen, kun Windows Vista esitteli uuden sukupolven TCP/IP -pinon. Tämä toteuttaa "Vastaanottoikkunoiden automaattisen virityksen, joka määrittää jatkuvasti optimaalisen vastaanottoikkunan koon mittaamalla kaistanleveyden viiveen ja sovelluksen noutotaajuuden ja säätää vastaanottoikkunan enimmäiskoon muuttuvien verkko-olosuhteiden perusteella." [2] Tämän on nähty epäonnistuvan yhdessä vanhempien reitittimien ja palomuurien kanssa, jotka näyttivät toimivan muiden käyttöjärjestelmien kanssa. Se näkyy useimmiten ADSL -reitittimissä, ja se voidaan usein korjata laiteohjelmistopäivityksellä.

ATM -selkäranka, esimerkki MTU -virityksestä
Joskus tehokkuuden kannalta on edullista ilmoittaa keinotekoisesti alennettu MTU ohjelmistossa, joka on alle todellisen suurimman mahdollisen tuetun pituuden. Yksi esimerkki tästä on tapaus, jossa IP -liikennettä siirretään ATM (Asynchronous Transfer Mode) -verkon kautta. Jotkut palveluntarjoajat, erityisesti ne, joilla on puhelintausta, käyttävät pankkiautomaattia sisäisessä runkoverkossaan.

ATM: n käyttäminen optimaalisella tehokkuudella saavutetaan, kun paketin pituus on 48 tavun monikerta. Tämä johtuu siitä, että pankkiautomaatti lähetetään kiinteän pituisina paketeina (tunnetaan nimellä 'solut'), joista jokainen voi kantaa 48 tavun käyttäjädatan hyötykuorman ja 5 tavun yleiskustannuksen, yhteensä 53 tavua solua kohden. Joten lähetetyn datapituuden kokonaispituus on 53 * n solua tavua, missä n solua = vaadittujen solujen lukumäärä = INT ((hyötykuorman pituus+47)/48). Pahimmassa tapauksessa, jossa kokonaispituus = (48*n+1) tavua, tarvitaan yksi lisäsolu lähettämään viimeinen tavu hyötykuormaa, ja lopullinen solu maksaa ylimääräiset 53 lähetettyä tavua 47, joista täyte on. Tästä syystä alennetun MTU: n keinotekoinen ilmoittaminen ohjelmistossa maksimoi protokollan tehokkuuden ATM -kerroksessa tekemällä ATM AAL5: n kokonaishyötypituudesta 48 tavun moninkertaisen aina kun mahdollista.

Esimerkiksi 31 täysin täytetyllä ATM -solulla on hyötykuorma 31*48 = 1488 tavua. Kun otetaan tämä luku 1488 ja vähennetään siitä kaikkien asiaankuuluvien korkeampien protokollien aiheuttamat yleiskustannukset, voimme saada ehdotetun arvon keinotekoisesti pienennetylle optimaalisesti MTU: lle. Siinä tapauksessa, että käyttäjä lähettää normaalisti 1500 tavun paketteja, lähettäminen välillä 1489–1536 tavua vaatii kiinteän lisäkustannuksen lähetetystä 53 tavusta yhden ylimääräisen ATM -solun muodossa.

Esimerkki IP-yhteydestä DSL-yhteyksiin, joissa käytetään PPPoA/VC-MUX-järjestelmää, ja valitsimme jälleen 31 ATM-solun täyttämisen kuten aiemmin, saamme halutun optimaalisesti pienennetyn MTU-luvun 1478 = 31*48-10 ottaen huomioon 10 tavun yleiskustannukset 2 tavun Point-to-Point-protokollan yleiskustannukset ja 5 tavun AAL8-yleiskustannukset. Tämä antaa kokonaiskustannukset 31*53 = 1643 tavua, jotka lähetetään pankkiautomaatin kautta PPPoA: lle välitetystä 1478 tavun paketista. Jos IP lähetetään ADSL: n kautta PPPoA: n avulla, luku 1478 olisi IP -paketin kokonaispituus IP -otsikot mukaan lukien. Joten tässä esimerkissä pitämällä itse asetettua pienempää MTU: ta 1478 sen sijaan, että lähetettäisiin IP-paketteja, joiden kokonaispituus on 1500, säästetään 53 tavua per paketti ATM-kerroksessa kustannuksella, joka pienentää IP-pakettien pituutta 22 tavulla.

Suurin MTU PPPoE/DSL -yhteyksille on 1492, RFC 2516: 6 tavua kohden PPPoE -otsikko, jättäen tarpeeksi tilaa 1488 tavun hyötykuormalle tai 31 täydelle ATM -solulle.

Lopuksi: MTU: n vakioarvo on 1492 .... ja jos selausongelmia tai MSN -yhteysongelmia ilmenee, ne tulee laskea arvoihin 1422 ja 1420.

Viite: wikipedia

Ystävällisin terveisin