Maximálna prenosová jednotka (MTU)

Maximálna prenosová jednotka (MTU)

V počítačových sieťach termín maximálna prenosová jednotka (MTU) označuje veľkosť (v bajtoch) najväčšieho PDU, ktorú daná vrstva komunikačného protokolu môže ďalej prenášať. Parametre MTU sa zvyčajne zobrazujú v spojení s komunikačným rozhraním (NIC, sériový port atď.). Jednotka MTU môže byť stanovená podľa štandardov (ako je to v prípade siete Ethernet) alebo sa môže rozhodnúť v čase pripojenia (ako je to zvyčajné v prípade sériových liniek typu bod-bod). Vyššia MTU prináša väčšiu efektivitu, pretože každý paket prenáša viac užívateľských dát, pričom režijné náklady na protokoly, ako napríklad hlavičky alebo oneskorenia jednotlivých paketov, zostávajú fixné a vyššia efektivita znamená mierne zlepšenie priepustnosti hromadných protokolov. Veľké pakety však môžu nejaký čas zaberať pomalé spojenie, čo spôsobuje väčšie oneskorenie pri sledovaní paketov a zvyšuje oneskorenie a minimálnu latenciu. Napríklad 1500 14.4 bajtový paket, najväčší povolený ethernetom v sieťovej vrstve (a teda väčšine internetu), by viazal XNUMXk modem asi na jednu sekundu.

Objav cesty MTU
Internetový protokol definuje „cestu MTU“ internetovej prenosovej cesty ako najmenšiu MTU zo všetkých IP skokov „cesty“ medzi zdrojom a cieľom. Inak povedané, cesta MTU je najväčšia veľkosť paketu, ktorá prechádza touto cestou bez toho, aby došlo k fragmentácii.

RFC 1191 popisuje „Path MTU discovery“, techniku ​​na určovanie cesty MTU medzi dvoma hostiteľmi IP. Funguje to tak, že v hlavičkách IP odchádzajúcich paketov nastavíte možnosť DF (Don't Fragment). Akékoľvek zariadenie na trase, ktorej MTU je menšia ako paket, odhodí tieto pakety a pošle späť správu ICMP „Destination Unreachable (Datagram Too Big)“ obsahujúcu jeho MTU, čo umožní zdrojovému hostiteľovi primerane znížiť predpokladanú cestu MTU. Tento proces sa opakuje, kým nie je MTU dostatočne malý na to, aby prešiel celou cestou bez fragmentácie.

Rastúci počet sietí bohužiaľ znižuje návštevnosť ICMP (napr. Aby sa zabránilo útokom odmietnutia služby), čo bráni fungovaniu zisťovania MTU cesty. Takéto blokovanie často zistí v prípadoch, keď pripojenie funguje pre údaje s malým objemom, ale zastaví sa, akonáhle hostiteľ odošle veľký blok údajov naraz. Napríklad pri IRC sa pripájajúcemu klientovi môže zobraziť až pingová správa, ale potom už nedostane žiadnu odpoveď. Dôvodom je, že veľká sada uvítacích správ je odoslaná v paketoch väčších ako skutočná MTU. V sieti IP sa cesta zo zdrojovej adresy na cieľovú adresu často dynamicky upravuje v závislosti od rôznych udalostí (vyrovnávanie záťaže, preťaženie, výstupy atď.)-môže to viesť k zmene cesty MTU (niekedy opakované) počas prenosu, ktorý môže zaviesť ďalšie poklesy paketov skôr, ako hostiteľ nájde nový bezpečný MTU.

Väčšina ethernetových LAN používa MTU 1500 9000 bajtov (moderné siete LAN môžu používať rámce Jumbo, čo umožňuje MTU až XNUMX XNUMX bajtov), ​​ale hraničné protokoly ako PPPoE to znížia. To spôsobí, že zisťovanie MTU cesty vstúpi do platnosti s možným výsledkom toho, že niektoré stránky za zle nakonfigurovanými bránami firewall budú nedostupné. Toto je možné obísť v závislosti od toho, ktorú časť siete ovládate; napríklad je možné zmeniť MSS (maximálnu veľkosť segmentu) v počiatočnom pakete, ktorý nastavuje pripojenie TCP na firewalle.

Tento problém sa objavuje častejšie od zavedenia systému Windows Vista, ktorý zavádza „zásobník TCP/IP ďalšej generácie“. Implementuje sa „Automatické ladenie okna príjmu, ktoré nepretržite určuje optimálnu veľkosť okna príjmu meraním produktu s oneskorením šírky pásma a rýchlosti načítania aplikácie a upravuje maximálnu veľkosť okna príjmu na základe meniacich sa podmienok siete.“ [2] Zdá sa, že to zlyhalo v spojení so staršími smerovačmi a bránami firewall, ktoré zrejme fungovali s inými operačnými systémami. Najčastejšie sa to vyskytuje v smerovačoch ADSL a často to možno napraviť aktualizáciou firmvéru.

Chrbtové kosti ATM, príklad ladenia MTU
Niekedy je z hľadiska účinnosti vhodnejšie umelo deklarovať zníženú MTU v softvéri pod skutočnou podporovanou maximálnou možnou dĺžkou. Príkladom toho je prípad, keď sa prevádzka IP prevádza prostredníctvom siete ATM (Asynchronous Transfer Mode). Niektorí poskytovatelia, najmä tí, ktorí majú telefónne pozadie, používajú bankomat vo svojej vnútornej chrbticovej sieti.

Optimálne využitie bankomatu sa dosiahne vtedy, keď je dĺžka paketu násobkom 48 bajtov. Dôvodom je, že ATM sa odosiela ako prúd paketov s pevnou dĺžkou (známych ako „bunky“), z ktorých každý môže prenášať užitočné zaťaženie 48 bajtov používateľských údajov s 5 bajtmi režijných nákladov za celkové náklady 53 bajtov na bunku. Celková dĺžka prenášanej dátovej dĺžky je teda 53 * ncells bajtov, kde ncells = počet požadovaných buniek = INT ((payload_length+47)/48). Takže v najhoršom prípade, kde je celková dĺžka = (48*n+1) bajtov, je potrebná jedna dodatočná bunka na prenos posledného bajtu užitočného zaťaženia, pričom konečná bunka stojí ďalších 53 prenášaných bajtov, z ktorých 47 je výplňových. Z tohto dôvodu umelé deklarovanie zníženej MTU v softvéri maximalizuje účinnosť protokolu vo vrstve ATM tým, že celková dĺžka užitočného zaťaženia ATM AAL5 je vždy 48 bajtov, kedykoľvek je to možné.

Napríklad 31 úplne naplnených buniek ATM nesie užitočné zaťaženie 31*48 = 1488 bajtov. Ak vezmeme tento údaj z roku 1488 a odčítame z neho všetky režijné náklady, ktoré prispeli všetkými relevantnými vyššími protokolmi, môžeme získať navrhovanú hodnotu pre umelo zníženú optimálnu MTU. V prípade, že by užívateľ bežne odoslal 1500 1489 bajtových paketov, odoslanie medzi 1536 a 53 bajtmi vyžaduje dodatočný fixný poplatok za prenesených XNUMX bajtov vo forme jednej bunky ATM navyše.

V prípade príkladu prepojení IP cez DSL pomocou PPPoA/VC-MUX, opäť zvolením vyplnenia 31 buniek ATM ako predtým, získame požadovaný optimálne znížený údaj MTU 1478 = 31*48-10 s prihliadnutím na réžiu 10 bytov pozostávajúcu z režijného bodu protokolu Point-to-Point 2 bajty a režijného paušálu AAL5 8 bajtov. To dáva celkové náklady 31*53 = 1643 bajtov prenášaných prostredníctvom ATM z 1478 bajtového paketu odovzdaného do PPPoA. V prípade IP odosielaných cez ADSL pomocou PPPoA by číslo 1478 bola celková dĺžka IP paketu vrátane IP hlavičiek. Takže v tomto prípade zachovanie samo-uloženej zníženej MTU 1478 na rozdiel od odosielania IP paketov celkovej dĺžky 1500 ušetrí 53 bajtov na paket vo vrstve ATM za cenu 22 bajtového skrátenia dĺžky IP paketov.

Maximálna MTU pre pripojenia PPPoE/DSL je 1492, na RFC 2516: 6 bajtov je hlavička PPPoE, čo ponecháva dostatok priestoru pre užitočné zaťaženie 1488 bajtov alebo 31 celých buniek ATM.

A konečne: Štandardná hodnota MTU má byť 1492 ... a v prípade problémov s prehliadaním alebo problémov s pripojením MSN by sa malo znížiť na hodnoty 1422 a 1420.

Referencie: Wikipedia

S pozdravom