Войти
В компьютерной сети, большие кадры являются Ethernet кадры с более чем 1500 байт полезной нагрузки, предел, установленный в IEEE 802.3 стандарта. Обычно jumbo-кадры могут содержать до 9000 байтов полезной нагрузки, но существуют все меньшие и большие вариации, и с этим термином следует проявлять некоторую осторожность. Многие Gigabit Ethernet коммутаторы и Gigabit Ethernet контроллеров сетевого интерфейса и некоторые Fast Ethernet коммутаторы и карты Fast Ethernet сетевого интерфейса может поддерживать большие кадры.
Каждый кадр Ethernet должен обрабатываться при прохождении через сеть. Обработка содержимого одного большого кадра предпочтительнее обработки того же содержимого, разбитого на более мелкие кадры, так как это позволяет лучше использовать доступное время ЦП за счет сокращения прерываний. Это также минимизирует количество служебных байтов и уменьшает количество кадров, которые необходимо обработать. Это аналогично физической отправке пакета бумаг вместо нескольких отдельных конвертов по одному листу в каждом, что позволяет сэкономить конверты и сократить время сортировки.
Первоначальную известность Jumbo-фреймы приобрели в 1998 году, когда Alteon WebSystems представила их в своих адаптерах ACEnic Gigabit Ethernet. Многие другие производители также приняли этот размер; однако кадры большого размера не являются частью официального стандарта IEEE 802.3 Ethernet.
Jumbo-кадры могут снизить накладные расходы и циклы ЦП, а также положительно повлиять на сквозную производительность TCP. Наличие кадров большого размера может отрицательно сказаться на задержке в сети, особенно на каналах с низкой пропускной способностью. Размер кадра, используемый при сквозном соединении, обычно ограничивается наименьшим размером кадра в промежуточных звеньях. 802.5 Token Ring может поддерживать кадры с размером MTU 4464 байта, FDDI может передавать 4352 байта, ATM - 9180 байтов, а 802.11 может передавать 7935 байтов MTU. Стандарт IEEE 802.3 Ethernet первоначально предусматривал поддержку 1500-байтовых кадров MTU, общий размер кадра 1518 байтов (1522 байта с дополнительным тегом IEEE 802.1Q VLAN / QoS ). Обновление IEEE 802.3as включает в себя несколько общих заголовков, трейлеров и инкапсуляций, создавая концепцию конверта, в который может быть включено до 482 байтов заголовка и трейлера, а самый большой кадр Ethernet, поддерживаемый IEEE 802.3, стал 2000 байтов.
Использование 9000 байтов в качестве предпочтительного размера полезной нагрузки для jumbo-кадров явилось результатом обсуждений в Объединенной инженерной группе Internet2 и в сетях федерального правительства США. Их рекомендация была принята всеми другими национальными исследовательскими и образовательными сетями. Чтобы соответствовать этому обязательному критерию закупки, производители, в свою очередь, приняли 9000 байт в качестве обычного размера MTU с размером кадра jumbo не менее 9018/9022 байта (без / с полем IEEE 802.1Q). Большая часть оборудования Ethernet может поддерживать кадры большого размера до 9216 байт.
IEEE 802.1AB -2009 и IEEE 802.3bc -2009 добавили обнаружение LLDP в стандартный Ethernet для максимальной длины кадра ( подтип TLV 4). Это позволяет определять длину кадра на порту по двухоктетному полю. В соответствии с IEEE 802.3-2015 допустимые значения: 1518 (только базовые кадры), 1522 (кадры с тегами 802.1Q) и 2000 (кадры с несколькими тегами, огибающие).
Простые аддитивные контрольные суммы, содержащиеся в транспортах UDP и TCP, оказались неэффективными при обнаружении специфичных для шины битовых ошибок, поскольку при простом суммировании эти ошибки имеют тенденцию к самоподавлению. Перед принятием RFC 3309 тестирование с моделированием внедрения ошибок по сравнению с реальными данными показало, что до 2% этих ошибок не обнаруживаются.
Более крупные кадры с большей вероятностью будут иметь необнаруженные ошибки при простом обнаружении ошибок CRC32, используемом в кадрах Ethernet - по мере увеличения размера пакета становится более вероятным, что множественные ошибки уравновешивают друг друга.
Один из подходов IETF для принятия jumbo-кадров позволяет избежать снижения целостности данных служебного блока данных за счет выполнения дополнительной CRC на следующем уровне сетевого протокола выше Ethernet. Протокол передачи управления потоком (SCTP) (RFC 4960) и iSCSI (RFC 7143) используют полином CRC Кастаньоли. Полином Кастаньоли 0x1EDC6F41 достигает расстояния Хэмминга HD = 6 сверх одного Ethernet MTU (до длины слова данных 16 360 бит) и HD = от 4 до 114 663 бит, что более чем в 9 раз превышает длину MTU Ethernet. Это дает два дополнительных бита способности обнаружения ошибок в словах данных размером MTU по сравнению со стандартным полиномом CRC Ethernet, не жертвуя при этом возможностью HD = 4 для слов данных размером до 72 кбит и выше. Поддержка полинома CRC Кастаньоли в транспорте общего назначения, предназначенном для обработки фрагментов данных, и в транспорте TCP, предназначенном для передачи данных SCSI, оба обеспечивают повышенную частоту обнаружения ошибок, несмотря на использование больших кадров, в которых увеличение MTU Ethernet в противном случае привело бы к привело к значительному сокращению обнаружения ошибок.
Некоторые поставщики включают заголовки в настройки размера, а другие - нет, то есть либо максимальный размер кадра (включая заголовки кадра, максимальный размер пакета уровня 2), либо максимальную единицу передачи (максимальный размер пакета уровня 3, исключая заголовки кадра). Следовательно, вы можете обнаружить, что в оборудовании от разных поставщиков должны быть настроены разные значения, чтобы параметры совпадали.
Сочетание устройств, настроенных для работы с jumbo-кадрами, и устройств, не настроенных для jumbo-кадров в сети, может вызвать проблемы с производительностью сети.
Jumbo-кадры могут повысить эффективность обработки Ethernet и сети на узлах за счет уменьшения накладных расходов протокола, как показано в следующем примере с TCP через IPv4. Обработки накладных хозяев потенциально может снизить отношением размеров полезной нагрузки (примерно в шесть раз улучшение в этом примере). Насколько это важно, зависит от того, как пакеты обрабатываются на хосте. Хосты, использующие механизм разгрузки TCP, получат меньше преимуществ, чем хосты, обрабатывающие кадры с помощью своего ЦП.
| Тип кадра | MTU | Накладные расходы уровня 1 | Накладные расходы уровня 2 | Накладные расходы уровня 3 | Накладные расходы уровня 4 | Размер полезной нагрузки | Всего передано | Эффективность | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Стандарт | 1500 | преамбула 8 байт | IPG 12 байт | заголовок кадра 14 байт | FCS 4 байта | Заголовок IPv4 20 байт | Заголовок TCP 20 байт | 1460 байт | 1538 байт | 94,93% | |
| Джамбо | 9000 | преамбула 8 байт | IPG 12 байт | заголовок кадра 14 байт | FCS 4 байта | Заголовок IPv4 20 байт | Заголовок TCP 20 байт | 8960 байт | 9038 байт | 99,14% | |
| Другие размеры кадров для справки | |||||||||||
| IEEE 802.11 | 7935 | Преамбула и заголовок PLCP 24 байта | IPG варьируется | заголовок кадра и безопасность ovhd 52 байта | FCS 4 байта | Заголовок IPv4 20 байт | Заголовок TCP 20 байт | 7895 байт | 8015 байт + размер IPG | lt;98,5% | |
| IEEE 802.11 с подключением к Ethernet | 1500 | Преамбула и заголовок PLCP 24 байта | IPG варьируется | заголовок кадра и безопасность ovhd 52 байта | FCS 4 байта | Заголовок IPv4 20 байт | Заголовок TCP 20 байт | 1460 байт | 1580 байт + размер IPG | lt;92,4% | |
Относительная масштабируемость пропускной способности сетевых данных в зависимости от скорости передачи пакетов сложным образом связана с размером полезной нагрузки на пакет. Как правило, по мере увеличения скорости передачи данных в линии размер полезной нагрузки пакета должен увеличиваться прямо пропорционально для поддержания эквивалентных параметров синхронизации. Однако это подразумевает масштабирование множества промежуточных логических схем на сетевом пути для обеспечения максимального требуемого размера кадра.
Детские гигантские или детские jumbo- кадры - это кадры Ethernet, которые лишь немного больше, чем разрешено стандартами IEEE Ethernet. Например, для IP / MPLS через Ethernet требуются фреймы-гиганты для предоставления услуг Ethernet со стандартной полезной нагрузкой 1500 байт. Для большинства реализаций потребуется инкапсуляция пользовательских кадров, не являющихся jumbo, в формат кадра MPLS, который, в свою очередь, может быть инкапсулирован в соответствующий формат кадра Ethernet со значениями EtherType 0x8847 и 0x8848. Увеличенные накладные расходы, связанные с дополнительными заголовками MPLS и Ethernet, означают, что в сетях Carrier Ethernet требуется поддержка кадров размером до 1600 байт.
Super Jumbo- кадры (SJF) - это кадры, размер полезной нагрузки которых превышает 9000 байт. Поскольку это был относительно сложный и довольно длительный процесс увеличения MTU пути высокопроизводительных национальных исследовательских и образовательных сетей с 1500 байтов до 9000 байтов или около того, рассматривается последующее увеличение, возможно, до 64000 байтов. Основным фактором, связанным с увеличением максимального размера сегмента (MSS), является увеличение размера доступного буфера памяти в каждом промежуточном механизме сохранения на пути.
Большая разгрузка отправки и большая разгрузка приема-разгрузки по кадрам, благодаря чему загрузка ЦП в значительной степени не зависит от размера кадра. Это еще один способ устранить накладные расходы на пакеты, для уменьшения которых были разработаны большие кадры. Jumbo-кадры по-прежнему полезны с точки зрения полосы пропускания, поскольку они уменьшают объем полосы пропускания, используемый для служебных данных, не связанных с данными.
