El tiempo de ida y vuelta y el intervalo entre paquetes
Magnitudes ajenas al sistema · se expresan en segundos SI · el RTT y el Δt entre paquetes
En 1983 Mike Muuss, mientras averiguaba una avería en una red, escribió en una sola tarde un programa pequeño que enviaba a una máquina una petición corta e imprimía el tiempo transcurrido hasta la respuesta. El nombre lo tomó de los sonaristas: un submarino lanza un chasquido y escucha el eco, y la distancia se calcula a partir de una sola diferencia de tiempos. De esa costumbre de medir nació la unidad: lo que se registra no es la ida ni la vuelta, sino el lazo entero.
La sutileza está en que la ida y vuelta se mide con un solo reloj: la petición sale y la respuesta llega a la misma máquina, y por eso la diferencia de lecturas no depende de si los relojes del otro extremo concuerdan. El retardo de ida no se consigue tan fácilmente: para él hacen falta relojes acordados con más finura que el propio retardo, es decir, o un protocolo aparte de transferencia de la hora, o un receptor de tiempo satelital en cada extremo.
01 · Definición
El tiempo de ida y vuelta es el lapso entre el envío de un paquete y la llegada de su respuesta, medido por uno y el mismo reloj. El intervalo entre paquetes es el tiempo que media entre la salida de dos paquetes vecinos de un mismo flujo; no lo fija la red, sino quien la carga.
La ida y vuelta se compone de tres sumandos de distinta naturaleza, y distinguirlos importa, porque cada uno se cura de otro modo. El primero es el tiempo de propagación, que fijan la longitud del recorrido y la velocidad de la luz en la fibra, y que no cede a nada salvo a un cable más corto. El segundo es la serialización, el tiempo de empujar el paquete a la línea, y disminuye cuanto más rápido es el enlace. El tercero es la cola en los búferes de los nodos intermedios, y sólo él depende de cuán cargada esté la red en ese instante.
De aquí se sigue una circunstancia poco evidente: se puede ensanchar el enlace diez veces y la ida y vuelta no cambiará en nada, pues el ensanche sólo quita la serialización, mientras que las colas y la longitud del recorrido se quedan donde estaban. Más aún: en búferes hechos con holgura «por si acaso», los paquetes no se pierden sino que esperan, y la ida y vuelta bajo carga crece hasta los segundos — ése es el mal que llamaron bufferbloat.
El intervalo entre paquetes no está al lado por casualidad: casi todo lo que le ocurre a un flujo se decide en la razón del intervalo a la ida y vuelta. Mientras los paquetes salen más a menudo de lo que vuelven los acuses, el emisor trabaja a ciegas y debe mantener en el trayecto tantos datos como físicamente caben en él — y esa cantidad es justamente el producto del caudal por la ida y vuelta.
Elija un trayecto y lleve el cursor por el tamaño del paquete. El paquete azul sale del bastidor izquierdo hacia el derecho y vuelve naranja; la banda bajo el trayecto descompone la ida y vuelta en tres sumandos, para que se vea en qué se va de verdad. Ensanchar el enlace acorta sólo la parte del medio — la que en trayectos largos es de todos modos la menor.
La memoria abarató antes de que cambiaran los algoritmos, y los fabricantes empezaron a poner en los aparatos colas de cientos de paquetes, suponiendo que un búfer de más no haría daño. Salió al revés: una cola llena no pierde los paquetes sino que los retiene, el emisor no recibe señal alguna de congestión y sigue cargando. La ida y vuelta de un enlace doméstico bajo carga llegó a segundo y medio, mientras el caudal seguía siendo el mismo.
02 · Conversión
Ida y vuelta, tubería y flujo de paquetes
Introduzca una ida y vuelta en las unidades que quiera, y la ficha la convertirá a las demás y luego calculará lo que de ella depende: cuántos datos caben en el trayecto a distintos caudales, qué límite pone la ventana y qué intervalo entre paquetes eligen los distintos codificadores.
El caudal para calcular la capacidad se toma del trayecto elegido en la parte interactiva; en los ajustes finos puede fijarse en un gigabit.
El ping no mide exactamente lo que necesita un programa de aplicación. El tratamiento de una petición de eco en un nodo lejano sigue un camino aparte, a menudo esquivando el procesador principal, y por eso su retardo no coincide con el de una conexión verdadera; otros aparatos, en cambio, responden a tales peticiones los últimos de todos, o no responden. Por eso un ping grande no siempre significa una conexión lenta, ni uno pequeño garantiza una rápida.
| Valor | Nota | ||
|---|---|---|---|
| {u} | {name} | {value} | {note} |
03 · Órdenes de magnitud
escala logarítmica: del microsegundo al segundo04 · Instrumentos de medida
Con qué se atrapa el tiempo de ida y vuelta
El programa envía un paquete con una marca de tiempo y aguarda su vuelta, y la diferencia de lecturas es la ida y vuelta. Su mérito está en que basta un reloj y no hace falta ayuda del interlocutor salvo la disposición a responder; su defecto, en que responde por un camino aparte, no necesariamente rápido.
Registrado el intercambio entero, la ida y vuelta se obtiene del flujo mismo: del tiempo entre la salida de un segmento y la llegada de su acuse. Así se mide justamente el retardo que ve el programa de aplicación, y de paso se hace visible la dispersión — lo que en una conversación estorba más que un retardo parejo.
Los aparatos que marcan la hora en el propio chip de red quitan la incertidumbre que introduce el sistema operativo y llevan la resolución a decenas de nanosegundos. Intercambian según un acuerdo aparte en el que cada extremo pone dos marcas — y eso es lo que permite partir la ida y vuelta en sus dos mitades desiguales.
El retardo de ida se mide sólo allí donde los relojes de ambos extremos están llevados a un tiempo común con más finura que el propio retardo: para ello las líneas se jalonan con un protocolo aparte de sincronización o se instalan receptores de tiempo satelital. Sin eso la ida y vuelta sigue siendo la única cifra honrada.
05 · Reglas de escritura
La ida y vuelta con su unidad, la dispersión aparte
La designación se escribe con tres mayúsculas latinas sin puntos; el valor, con su unidad y la indicación de qué se midió exactamente: un sondeo único, la media de una serie o su mediana. La dispersión se da al lado como número aparte, pues una media sola nada dice de si los paquetes van parejos.
La primera escritura prescinde de la unidad y, con ella, del sentido: ciento treinta ¿de qué, milisegundos o microsegundos? La segunda hace pasar una suposición por una medida, cuando la ruta de ida y la de vuelta a menudo siguen caminos distintos y las mitades salen desiguales. La tercera repite el error más extendido y toma la ida y vuelta por una propiedad del enlace y no del trayecto entero. La cuarta confunde las magnitudes: un intervalo entre paquetes no es una ida y vuelta.
06 · Unidades vecinas
La ida y vuelta describe el trayecto por el lado del tiempo; el caudal, por el lado de la cantidad, y su producto da una tercera magnitud, la capacidad del trayecto, sin la cual no se ajusta ninguna conexión rápida a gran distancia. Al lado está la dispersión del retardo, que en la conversación y en el juego estorba más que un retraso parejo.
cuánto cabe en un segundo
caudal × ida y vuelta
fluctuación según la RFC 3550
De las fichas de Simetrium están al lado el bit y byte, en las que se cuenta la capacidad del trayecto, segundo, a la que ambas magnitudes acaban por reducirse, decibelio de los balances de enlace y el ciclo de reloj, que fija el límite de resolución de las marcas de tiempo por hardware.
07 · Sección histórica
El chasquido y el eco
Cuando entre la Universidad de California y el instituto de Menlo Park se transmitió la primera palabra, el operador la dictaba por teléfono y aguardaba la confirmación letra a letra. El enlace se cortó en la tercera letra, pero el procedimiento mismo — enviado, esperada la respuesta, mirado el reloj — resultó ser justamente el que sigue en uso hoy.
Mike Muuss escribió su programa en una tarde, mientras averiguaba una avería, y lo llamó por el sonido de la sonda acústica: un impulso corto y luego la espera del reflejo. El nombre resultó tan afortunado que el verbo «pinguear» entró en la lengua mucho más allá del oficio de redes y designa ya cualquier mensaje corto que se manda para saber si hay alguien.
En el otoño de 1986 el caudal de uno de los enlaces universitarios cayó mil veces: los emisores, al no recibir acuses, mandaban copias nuevas y remataban el trayecto. Van Jacobson propuso un remedio que sigue obrando hoy: vigilar la ida y vuelta y su dispersión y tomar su crecimiento por señal de congestión, conteniendo el envío antes de que empiecen las pérdidas.
Los algoritmos actuales de control de flujo ya no vigilan las pérdidas, sino directamente cómo crece la ida y vuelta, y contienen el envío antes de que la cola alcance a llenarse. Los enrutadores domésticos han recibido disciplinas que mantienen el búfer corto a propósito — y la ida y vuelta bajo carga cae de segundo y medio a decenas de milisegundos en el mismísimo enlace.
La mitad de la ida y vuelta es una suposición, no una medida
La ida y vuelta es cómoda porque no exige acuerdo de relojes: tanto el envío como la recepción los marca un solo aparato, y una discrepancia de escalas sencillamente no entra en la diferencia. Por eso el ping funciona en todas partes y no necesita ajuste, mientras que el retardo de ida es magnitud mucho más caprichosa, que pide una sincronización más fina que aquello que se mide.
La costumbre de partir la ida y vuelta por la mitad se sostiene por eso, aunque poco la fundamente: el flujo hacia el interlocutor y el que vuelve no pocas veces siguen rutas distintas, de distinta longitud y distinta carga, de modo que las mitades verdaderas pueden diferir al doble. La magnitud más fácil de medir de todo el oficio de redes es también la que más a menudo se lee mal.
Catálogo · unidades de medida
Una ficha para cada magnitud
Siete unidades básicas del SI, veintidós derivadas con nombre propio y magnitudes ajenas al sistema sin las cuales no funcionarían ni la técnica ni el calendario.