En las redes de computadoras , las tramas gigantes son tramas Ethernet con más de 1500 bytes de carga útil, el límite establecido por el estándar IEEE 802.3 . [1] Comúnmente, las tramas gigantes pueden transportar hasta 9000 bytes de carga útil, pero existen variaciones más pequeñas y más grandes y se debe tener cuidado al utilizar el término. Muchos Gigabit Ethernet switches Ethernet y Gigabit controladores de interfaz de red puede soportar tramas gigantes. Algunos Fast Ethernet switches y tarjetas de interfaz de red Fast Ethernet también puede apoyar tramas gigantes. [2]
Comienzo
Cada trama de Ethernet debe procesarse a medida que pasa por la red. Es preferible procesar el contenido de un solo marco grande que procesar el mismo contenido dividido en marcos más pequeños, ya que esto hace un mejor uso del tiempo de CPU disponible al reducir las interrupciones. Esto también minimiza el recuento de bytes de sobrecarga y reduce el número de tramas que deben procesarse. [3] Esto es análogo a enviar físicamente un paquete de papeles en lugar de varios sobres individuales con una hoja cada uno, lo que ahorra sobres y reduce el tiempo de clasificación.
Las tramas gigantes ganaron prominencia inicial en 1998, cuando Alteon WebSystems las introdujo en sus adaptadores ACEnic Gigabit Ethernet . [4] Muchos otros proveedores también adoptaron el tamaño; sin embargo, las tramas gigantes no forman parte del estándar Ethernet oficial IEEE 802.3 .
Adopción
Las tramas gigantes tienen el potencial de reducir los gastos generales y los ciclos de la CPU [5] y tienen un efecto positivo en el rendimiento de TCP de un extremo a otro. [6] La presencia de tramas gigantes puede tener un efecto adverso en la latencia de la red, especialmente en enlaces de ancho de banda bajo. El tamaño de trama utilizado por una conexión de extremo a extremo suele estar limitado por el tamaño de trama más bajo en los enlaces intermedios. 802.5 Token Ring puede admitir tramas con una MTU de 4464 bytes , FDDI puede transportar 4352 bytes, ATM 9180 bytes y 802.11 puede transportar MTU de 7935 bytes. El estándar Ethernet IEEE 802.3 originalmente exigía soporte para tramas MTU de 1500 bytes, tamaño total de trama de 1518 bytes (1522 bytes con la etiqueta IEEE 802.1Q VLAN / QoS opcional ). La actualización IEEE 802.3as se incorporó a múltiples encabezados, avances y encapsulaciones comunes al crear el concepto de un sobre en el que se podrían incluir hasta 482 bytes de encabezado y final, y la trama Ethernet compatible con IEEE 802.3 más grande se convirtió en 2000 bytes.
El uso de 9000 bytes como tamaño de carga útil preferido para tramas gigantes surgió de discusiones dentro del Equipo Conjunto de Ingeniería de Internet2 y las redes del gobierno federal de EE. UU. [7] Su recomendación ha sido adoptada por todas las demás redes nacionales de investigación y educación. Para cumplir con este criterio de compra obligatorio, los fabricantes han adoptado a su vez 9000 bytes como tamaño MTU convencional, con un tamaño de trama jumbo de al menos 9018/9022 bytes (sin / con campo IEEE 802.1Q). [ cita requerida ] La mayoría de los equipos Ethernet pueden admitir tramas gigantes de hasta 9216 bytes. [8]
IEEE 802.1AB -2009 e IEEE 802.3bc -2009 agregaron descubrimiento LLDP a Ethernet estándar para una longitud máxima de trama ( subtipo 4 de TLV ). [9] Permite la detección de la longitud de la trama en un puerto mediante un campo de dos octetos. A partir de IEEE 802.3-2015, los valores permitidos son 1518 (solo tramas básicas), 1522 (tramas con etiqueta 802.1Q) y 2000 (tramas de sobre con etiquetas múltiples). [10]
Detección de errores
Las sumas de comprobación aditivas simples contenidas en los transportes UDP y TCP han demostrado ser ineficaces para detectar errores de bits específicos del bus porque con sumas simples, estos errores tienden a cancelarse automáticamente. Antes de la adopción de RFC 3309, las pruebas con inyección de error simulado contra datos reales mostraban que hasta el 2% de estos errores no se estaban detectando.
Es más probable que las tramas más grandes sufran errores no detectados con la detección de errores CRC32 simple que se usa en las tramas de Ethernet; a medida que aumenta el tamaño del paquete, es más probable que varios errores se cancelen entre sí. [a]
Un enfoque IETF para adoptar tramas gigantes evita la reducción de la integridad de los datos de la unidad de datos de servicio al realizar un CRC adicional en la siguiente capa de protocolo de red por encima de Ethernet. El transporte Stream Control Transmission Protocol (SCTP) (RFC 4960) e iSCSI (RFC 7143) utilizan el polinomio Castagnoli CRC . El polinomio de Castagnoli 0x1EDC6F41 alcanza la distancia de Hamming HD = 6 más allá de una MTU Ethernet (hasta una longitud de palabra de datos de 16,360 bits) y HD = 4 a 114,663 bits, que es más de 9 veces la longitud de una MTU Ethernet. Esto proporciona dos bits adicionales de capacidad de detección de errores en palabras de datos de tamaño MTU en comparación con el polinomio estándar de Ethernet CRC sin sacrificar la capacidad HD = 4 para tamaños de palabras de datos de hasta 72 kbits y más. [12] El soporte del polinomio Castagnoli CRC dentro de un transporte de propósito general diseñado para manejar fragmentos de datos, y dentro de un transporte TCP diseñado para transportar datos SCSI, ambos proporcionan mejores tasas de detección de errores a pesar del uso de tramas gigantes donde un aumento de la MTU de Ethernet de lo contrario, habría resultado en una reducción significativa en la detección de errores.
Configuración
Algunos proveedores incluyen los encabezados en la configuración de tamaño, mientras que otros no, es decir, el tamaño máximo de trama (incluidos los encabezados de trama, el tamaño máximo de paquete de capa 2) o la unidad de transmisión máxima (tamaño máximo de paquete de capa 3 excluyendo los encabezados de trama). Por lo tanto, es posible que se deban configurar diferentes valores en equipos de diferentes proveedores para que los ajustes coincidan. [ cita requerida ]
Una combinación de dispositivos configurados para tramas gigantes y dispositivos no configurados para tramas gigantes en una red tiene el potencial de causar problemas de rendimiento de la red. [13]
Eficiencia del ancho de banda
Las tramas gigantes pueden aumentar la eficiencia del procesamiento de red y Ethernet en los hosts al reducir la sobrecarga del protocolo , como se muestra en el siguiente ejemplo con TCP sobre IPv4 . La sobrecarga de procesamiento de los hosts puede disminuir potencialmente en la proporción de los tamaños de carga útil (aproximadamente seis veces la mejora en este ejemplo). Que esto sea significativo depende de cómo se procesen los paquetes en el host. Los hosts que utilizan un motor de descarga TCP recibirán menos beneficios que los hosts que procesan tramas con su CPU.
Tipo de marco | MTU | Sobrecarga de la capa 1 | Sobrecarga de capa 2 | Sobrecarga de capa 3 | Sobrecarga de capa 4 | Tamaño de la carga útil | Total transmitido [A] | Eficiencia [B] | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Estándar | 1500 | preámbulo 8 bytes | IPG 12 bytes | encabezado de trama 14 bytes | FCS 4 bytes | Encabezado IPv4 de 20 bytes | Encabezado TCP 20 bytes | 1460 bytes | 1538 bytes | 94,93% | |
Jumbo | 9000 | preámbulo 8 bytes | IPG 12 bytes | encabezado de trama 14 bytes | FCS 4 bytes | Encabezado IPv4 de 20 bytes | Encabezado TCP 20 bytes | 8960 bytes | 9038 bytes | 99,14% | |
Otros tamaños de marco para referencia. | |||||||||||
IEEE 802.11 [14] [15] | 7935 | Preámbulo y encabezado PLCP 24 bytes | IPG varía | encabezado de trama y seguridad ovhd 52 bytes | FCS 4 bytes | Encabezado IPv4 de 20 bytes | Encabezado TCP 20 bytes | 7895 bytes | 8015 + byte de tamaño de IPG | <98,5% | |
IEEE 802.11 puenteado a Ethernet | 1500 | Preámbulo y encabezado PLCP 24 bytes | IPG varía | encabezado de trama y seguridad ovhd 52 bytes | FCS 4 bytes | Encabezado IPv4 de 20 bytes | Encabezado TCP 20 bytes | 1460 bytes | 1580 + byte de tamaño de IPG | <92,4% |
- ^ El tamaño total transmitido es la suma del tamaño de la carga útil y todos los tamaños de gastos generales.
- ^ La eficiencia se calcula dividiendo el tamaño de la carga útil por el tamaño total transmitido.
La escalabilidad relativa del rendimiento de datos de la red en función de las velocidades de transferencia de paquetes está relacionada de manera compleja con el tamaño de la carga útil por paquete. [16] Generalmente, a medida que aumenta la tasa de bits de la línea, el tamaño de la carga útil del paquete debe aumentar en proporción directa para mantener parámetros de temporización equivalentes. Sin embargo, esto implica el escalado de numerosos circuitos lógicos intermedios a lo largo de la ruta de la red para adaptarse al tamaño de trama máximo requerido.
Marcos gigantes para bebés
Los marcos Baby Giant o Baby Jumbo son marcos de Ethernet que son solo un poco más grandes de lo que permiten los estándares IEEE Ethernet. [2] Las tramas gigantes pequeñas son, por ejemplo, necesarias para IP / MPLS sobre Ethernet para entregar servicios Ethernet con cargas útiles estándar de 1500 bytes. La mayoría de las implementaciones requieren tramas de usuario no jumbo a ser encapsulados en formato de trama MPLS que a su vez pueden ser encapsulados en un formato de trama de Ethernet correcto con EtherType valores de 0x8847 y 0x8848. [17] El aumento de la sobrecarga de los encabezados MPLS y Ethernet adicionales significa que se requiere el soporte para tramas de hasta 1600 bytes en las redes Carrier Ethernet . [18]
Marcos super jumbo
Las tramas súper jumbo (SJF) son tramas que tienen un tamaño de carga útil superior a 9000 bytes. Como ha sido un proceso relativamente difícil, y algo largo, aumentar la MTU de ruta de las redes nacionales de investigación y educación de alto rendimiento de 1500 bytes a 9000 bytes aproximadamente, se está considerando un aumento posterior, posiblemente a 64.000 bytes. El factor principal involucrado con un aumento en el tamaño máximo de segmento (MSS) es un aumento en el tamaño del búfer de memoria disponible en cada mecanismo de persistencia que interviene a lo largo de la ruta.
Enfoque alternativo
Gran descarga de envío y gran descarga de recepción de descarga de procesamiento por trama, lo que hace que la carga de la CPU sea en gran medida independiente del tamaño de la trama. Es otra forma de eliminar la sobrecarga por paquete que se diseñaron para reducir las tramas gigantes. [19] Las tramas gigantes siguen siendo útiles desde la perspectiva del ancho de banda, ya que reducen la cantidad de ancho de banda utilizado para la sobrecarga no relacionada con los datos.
Ver también
- Jumbogram , paquetes grandes para IPv6
Notas
- ^ Matt Mathis ha discutido si esto es realmente un problema práctico, argumentando que el recuento reducido de paquetes para tramas gigantes contrarresta la mayor tasa de errores no detectados. [11]
Referencias
- ^ "Tramas gigantes de Ethernet" (PDF) . Alianza Ethernet. 2009-11-12 . Consultado el 18 de junio de 2015 .
- ^ a b "Soporte de tramas gigantes / gigantes en el ejemplo de configuración de switches Catalyst" . Cisco . Consultado el 22 de agosto de 2011 .
Los switches de la serie Catalyst 3750/3560 admiten una MTU de 1998 bytes para todas las interfaces 10/100
- ^ "Tramas gigantes de Ethernet" (PDF) . EthernetAlliance.org . Consultado el 28 de abril de 2017 .
- ^ Jeff Caruso (22 de octubre de 1998). "Alteon sigue luchando por Jumbo Frames" . Mundo de la red . Archivado desde el original el 15 de octubre de 2012 . Consultado el 4 de julio de 2011 .
- ^ Foong, A; T. Huff; H. Hum; J. Patwardhan; G. Regnier (2003). "Rendimiento de TCP revisado". 2003 Simposio internacional IEEE sobre análisis de rendimiento de sistemas y software. ISPASS 2003 . págs. 70–79. doi : 10.1109 / ISPASS.2003.1190234 . ISBN 978-0-7803-7756-1.
- ^ D Murray; T Koziniec; K Lee; M Dixon (2012). "Grandes MTU y rendimiento de Internet" . 2012 IEEE 13th International Conference on High Performance Switching and Routing . págs. 82–87. doi : 10.1109 / HPSR.2012.6260832 . ISBN 978-1-4577-0833-6.
- ^ Rick Summerhill (17 de febrero de 2003), rrsum-almes-mtu , Internet2
- ^ Scott Hogg (2013-03-06), Jumbo Frames , Network World , consultado el 2013-08-05 ,
La mayoría de los dispositivos de red admiten un tamaño de trama
gigantede 9216 bytes.
- ^ IEEE 802.3 79.3.4 TLV de tamaño máximo de trama
- ^ IEEE 802.3 3.2.7 Campo de datos de cliente MAC
- ^ Mathis, Matt (8 de octubre de 2016). "Argumentos sobre MTU de Internet" . web.archive.org . Archivado desde el original el 8 de octubre de 2016 . Consultado el 23 de agosto de 2019 .
- ^ Philip Koopman. "Códigos de redundancia cíclica de 32 bits para aplicaciones de Internet" (PDF) . Departamento de ECE e ICES, Universidad Carnegie Mellon.
- ^ "Orientación sobre el uso de tramas gigantes" . Netgear . Consultado el 21 de marzo de 2020 .
- ^ Philip (20 de octubre de 2016). "Ajustes de velocidad de la red inalámbrica" . speedguide.net . Consultado el 20 de octubre de 2016 .
- ^ IEEE 802.11-2012 8.2.3 Formato de trama general
- ^ Rutherford, W .; Jorgenson, L .; Siegert, M .; Van Epp, P .; Liu, L. (2007). "16000–64000 B experimentos pMTU con simulación: el caso de los fotogramas superjumbo en Supercomputing '05". Conmutación óptica y redes . 4 (2): 121–130. doi : 10.1016 / j.osn.2006.10.001 .
- ^ RFC-3032, codificación de pila de etiquetas MPLS
- ^ Ceragon, Jumbo Frames: The Microwave Perspective, Informe técnico Archivado el 15 de septiembre de 2012 en la Wayback Machine.
- ^ "Codificación de la reliquia: Réquiem para tramas gigantes" . 2011-12-07 . Consultado el 7 de diciembre de 2011 .
enlaces externos
- Jumbo Frames - ¿Dónde usarlo?
- ¿Tramas gigantes? ¡Sí! , por Selina Lo, Alteon Networks, 2/23/1998 en NetworkWorld
- Impulsando la MTU de Internet
- Grupo de trabajo de expansión de tramas IEEE 802.3as
- Códigos de redundancia cíclica de 32 bits para aplicaciones de Internet
- Información importante: tramas gigantes en redes pequeñas
- Tramas gigantes en la wiki de Arch Linux