1. Introduction
Transmission Control Protocol (TCP) est un protocole utile pour envoyer des fichiers ou des messages sur un réseau connecté. Chaque fichier est divisé en paquets sur le réseau d'envoi. Les paquets sont fusionnés lorsqu'ils atteignent le réseau de réception. La taille maximale d'un paquet TCP est de 64K (65535 octets ). En règle générale, la taille des paquets est limitée par l'unité de transmission maximale (MTU) de la ressource réseau. Le MTU est la taille maximale de la limite de transfert de données définie par le matériel réseau. La taille du paquet ne doit pas dépasser le MTU. Dans ce didacticiel, nous allons essayer d'expliquer les concepts sous-jacents à ces termes et d'en explorer divers aspects.
2 connexions TCP
Une connexion TCP utilise TCP, l'un des principaux protocoles de la suite de protocoles Internet qui fournit un protocole de communication numérique fiable. TCP reçoit les messages des ressources réseau (telles que les serveurs, les routeurs, les commutateurs), les divise en paquets et les transmet à la ressource réseau de destination. Presque toutes les connexions impliquant Internet utilisent des connexions TCP. Nous expliquerons plus en détail le fonctionnement des paquets dans une section ultérieure. Comprenons la communication TCP en prenant comme exemple la communication par e-mail :
Nous pouvons voir sur la figure ci-dessus qu'un e-mail est traité à travers les sept couches du modèle OSI. Chaque niveau du serveur source communique avec le niveau correspondant du serveur cible.
- Couche d'application : Lorsque nous envoyons un e-mail, le client de messagerie communique avec le serveur de messagerie en utilisant le protocole SMTP.
- La couche de présentation convertit notre courrier en ASCII et en images.
- La couche session établit et maintient une connexion avec le serveur cible.
- La couche de transport divise le message en paquets et ajoute les informations de port du serveur source et de destination.
- La couche réseau définit le chemin de routage des paquets de données en ajoutant l'adresse IP correspondante. Fait intéressant, même si chaque paquet est destiné à la même destination, ils peuvent emprunter des chemins de routage différents.
- Couche de liaison de données Prépare les paquets pour la transmission sur Ethernet
- La couche physique transmet finalement les trames via une connexion physique telle qu'un câble LAN, WiFi ou haut débit.
Le schéma suivant explique le processus ci-dessus :
Lorsque le paquet atteint la couche physique du réseau de destination (Host2 dans le schéma ci-dessus), chaque couche du serveur de messagerie de destination traite le paquet pour récupérer les données et afficher notre e-mail dans la boîte de réception de destination.
3 Trames et paquets
L'échange de données numériques au sein des réseaux informatiques utilise des trames et des paquets. le différence clé entre trame et paquet est qu'une trame est une collection série de bits alors qu'un paquet est constitué de données segmentées encapsulées dans une trame. Un paquet est une seule unité de données au sein de la couche réseau dans le modèle OSI. Chaque paquet se compose généralement d'un en-tête et d'une charge utile. L'en-tête contient les ports et les adresses IP des périphériques réseau source et de destination. Le contenu des données ou des messages est la charge utile. Par exemple, lorsque nous transférons un fichier image, le fichier est divisé en plusieurs paquets. Ces paquets contiennent des parties de l'image, transmises séparément. Le périphérique réseau récepteur reconnecte ces paquets pour reconstruire le fichier image. Enfin, ils fusionnent pour récupérer le même fichier image :
Les paquets contiennent des informations pour les diriger vers leur destination et pour vérifier les erreurs de transmission et l'intégrité des données . La segmentation efficace des données aide les réseaux à gérer différents paramètres réseau tels que la bande passante, le routage et la connectivité des appareils.
4 Pourquoi la taille des paquets est-elle importante ?
Le taux de perte de paquets dépend de la taille du paquet. Plus le paquet est volumineux, plus le risque de perte est élevé .
La taille des paquets a des effets différents sur les paramètres du réseau de communication tels que le taux de perte de paquets et le débit.
Nous devons maintenir la taille des paquets en dessous de MTU pour de meilleures performances de connexion TCP.
La taille maximale des paquets doit être comprise entre 1 500 octets (large bande) et 576 octets (accès commuté). Le routeur peut obtenir le MTU de la connexion cible à partir des informations de configuration de l'interface.
4.1. Avantages
Les avantages de la communication TCP basée sur les paquets sont les suivants :
- Utilisation efficace de la bande passante du réseau.
- Utilisez des tailles de paquets variables selon les normes de communication.
- Chaque paquet est transmis indépendamment selon la meilleure route réseau.
- Un canal dédié n'est pas nécessaire pour acheminer les paquets, mais tout chemin réseau disponible pour atteindre le réseau de destination est utilisé.
- Configurez la taille de paquet en utilisant les capacités de votre système d'exploitation.
- Une petite taille de paquet peut fournir une meilleure latence du réseau
4.2 Inconvénients Les inconvénients des connexions TCP basées sur les paquets sont les suivants :
- La configuration d'une taille de paquet supérieure à MTU peut entraîner une gigue.
- Les paquets de petite taille peuvent entraîner des transferts lents.
- Les performances sont affectées lorsque la taille maximale des paquets dépasse la MTU physique du réseau.
Un paquet ne peut pas être fragmenté tant que l'indicateur Ne pas fragmenter (DF) est actif. Si l'état DF est inactif, le routeur peut diviser un paquet en plusieurs fragments. Le périphérique cible peut reconnecter ces fragments ultérieurement. Il renverra les paquets non fragmentés au réseau source. Pv6 : le routeur ne peut pas fragmenter le paquet et le renvoyer au réseau source.
5 Fragmentation des paquets sous différents MTU
Supposons qu'un périphérique source communiquant via TCP envoie un paquet IP sur le réseau. Cette taille de paquet doit être inférieure à la MTU des réseaux de destination et intermédiaire . Cette limite est déterminée par la couche liaison de données réseau et la MTU matérielle. Alors que se passe-t-il si le paquet est plus grand que le MTU du réseau intermédiaire ou du périphérique de destination ?
La réponse est de diviser ce paquet en deux, un processus appelé fragmentation . Les éléments individuels sont fragmentés puis reconnectés au réseau de destination pour récupérer le paquet complet. Cependant, selon le type de protocole IP, comme IPv4 et IPv6, les événements suivants peuvent se produire :
- IPv4 : les paquets ne peuvent pas être fragmentés lorsque l'indicateur Ne pas fragmenter (DF) est actif. Si l'état DF est inactif, le routeur peut diviser un paquet en plusieurs fragments. Le périphérique cible peut reconnecter ces fragments ultérieurement. Il renverra les paquets non fragmentés au réseau source.
- Pv6 : le routeur ne peut pas fragmenter le paquet et le renvoyer au réseau source.
Voyons comment fonctionne le sharding. Le schéma ci-dessous montre une liaison de données source ou MTU de 1500 octets et une destination MTU de 1200 octets. Considérant que la fragmentation est autorisée, un paquet de 1400 octets est divisé en 1200 octets et 200 octets :
Qu'advient-il du paquet d'origine lors de la fragmentation ?
Ils sont rejetés et les données qu'ils contiennent sont fragmentées.
5.1. Avantages
- réduire les frais généraux
- Aucune surcharge de Path MTU Discovery (PMTUD) n'est requise.
5.2 Inconvénients
- La perte d'un fragment peut nécessiter le renvoi du paquet et le redémarrage de la fragmentation.
- Seul le premier fragment contient l'en-tête, ce qui peut causer des problèmes avec les périphériques qui dépendent de la vérification de l'en-tête.
- Les fragments peuvent devoir être réorganisés, surtout si seuls quelques paquets sont fragmentés.
6. L'importance du MTU
MTU est une unité qui représente la taille maximale d'un paquet de données qu'une ressource réseau peut effectivement accepter. C'est le paramètre le plus important que les autres réseaux doivent connaître lors de l'établissement d'une connexion TCP. Un MTU plus grand permet de transmettre plus de données dans moins de paquets, ce qui améliore la vitesse de transfert et les performances. Cependant, si une erreur de communication se produit, les paquets mettent plus de temps à être retransmis. Un MTU plus petit améliore la latence du réseau.
7. Conclusion
Cet article décrit la taille de paquet maximale pour les connexions TCP. Tout d'abord, nous avons discuté du concept de taille de paquet. Ensuite, nous avons parlé de l'importance de connaître la taille du paquet. Les informations sur la taille de paquet d'une connexion TCP sont utiles pour comprendre les performances de la connexion TCP. En résumé, le réseau source doit s'assurer que la taille des paquets ne dépasse pas le MTU du réseau de destination.