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ネットワーク伝送における MTU の断片化: データ損失と再伝送を回避するにはどうすればよいですか?
現代のコンピュータ ネットワークでは、最大転送単位 (MTU) が重要な役割を果たします。 MTU は、ネットワーク層トランザクションで送信できる最大プロトコル データ ユニットのサイズを指します。 MTU は、イーサネットなどのデータ リンク層の最大フレーム サイズと関連していますが、同一ではありません。適切な MTU 設定は、データ転送効率を向上させるだけでなく、再転送時間とデータ損失の削減にも役立ちます。
MTU を適切に構成すると、特に大規模なデータ転送シナリオでは、ネットワーク パフォーマンスに大きな影響を与える可能性があります。
MTU のサイズは基盤となるネットワークの機能によって異なり、通常はそれらの機能を超えないように手動または自動で調整する必要があります。たとえば、イーサネットを例にとると、最大フレーム サイズは 1518 バイトで、そのうち 18 バイトがオーバーヘッドであるため、MTU は 1500 バイトになります。このような固定された標準により、異なるネットワークを介して送信される場合でも構造が有効なままであることが保証されます。
MTU の影響
より大きな MTU を選択すると、プロトコルのオーバーヘッドは一定のまま、各ネットワーク パケットがより多くの有効なデータを伝送するため、データ転送の効率が向上します。ただし、MTU が大きくなると、特に後続のパケットの送信遅延が長くなる可能性があるなど、いくつかの問題も発生します。このような遅延が管理されない場合、ネットワーク環境全体に影響を及ぼす可能性があります。
場合によっては、大きなデータ パケットを送信すると、パケット損失率が高くなることがあります。1 ビットでも破損すると、データ パケット全体を再送信する必要があり、貴重な帯域幅が無駄になります。
さらに、通信エラーがある場合、大きなパケットの送信は特に望ましくありません。使用されているシステムが前方誤り訂正に対応していない場合、1 バイトの破損によってパケット全体が破棄される可能性があります。これは、パケット損失率が高いネットワーク環境では特によく見られます。
インターネット プロトコルと MTU の関係
インターネット プロトコル (IP) は、さまざまなサイズのデータ パケットをサポートするさまざまなネットワーク テクノロジ上で実行できるように設計されています。ホストは自身の MTU と潜在的なピアの MTU を認識していますが、他のピアへのリンクに沿った最小 MTU が何であるかをすぐには認識しません。これにより、特に上位レベルのプロトコルがローカル リンクがサポートできるよりも大きなパケットを作成する場合に、潜在的な問題が発生する可能性があります。
IP プロトコルでは、パケットを断片化して、データグラムを特定の MTU の制限内に収まる複数の小さな部分に分割することができます。
この断片化プロセスはインターネット レベルで実行され、断片化されたパケットは、宛先ホストの IP 層が元のデータグラムに再構成する必要があることを認識できるようにマークされます。ただし、ネットワークがフラグメントを 1 つでも失うと、パケット全体が失われたとみなされます。この場合、断片化する必要があるパケットの数またはその内容が多すぎると、不合理または不要なオーバーヘッドが発生します。
MTU の検出と設定
MTU 検出テクノロジーは、インターネット伝送パスの最小の MTU を検出するために使用されます。パス上のデバイスに Don't Fragment オプション付きのパケットを送信すると、デバイスの MTU がパケットより小さい場合、パケットはドロップされ、ICMP 説明メッセージが返されます。このプロセスは、十分に小さい MTU が見つかるまで繰り返されます。
ただし、ICMP トラフィックをブロックするネットワークが増えるにつれて、MTU 検出技術の機能が制限され、ネットワークのデータ転送処理に予期しない障害が発生する可能性があります。
この問題に対処する 1 つの方法は、TCP 接続の最大セグメント サイズ (MSS) を調整して、データ転送の効率を最大化することです。これは、不規則なネットワーク環境でのデータ転送のスムーズさを向上させるために非常に重要です。
結論ネットワーク技術の継続的な進化に伴い、MTU の設定と管理はますます複雑になっています。データ転送の安定性と効率性を向上させるために、MTU を効果的に構成および最適化する方法は、熟考する価値のある問題となっています。
