Čas obehu a rozstup paketov
Veličiny mimo sústavu · vyjadrujú sa v sekundách SI · RTT a Δt medzi paketmi
Roku 1983 napísal Mike Muuss, keď pátral po poruche v sieti, za jediný večer malý program, ktorý posielal stroju krátky dopyt a vypisoval čas, ktorý uplynul do odpovede. Meno vzal od sonarových ľudí: ponorka vyšle cvaknutie a počúva ozvenu, a vzdialenosť sa počíta z jediného rozdielu časov. Z toho zvyku merať sa zrodila jednotka: nezaznamenáva sa ani cesta tam, ani cesta späť, ale celá slučka.
Jemnosť je v tom, že obeh sa meria jednými hodinami: dopyt odchádza z toho istého stroja, ku ktorému prichádza odpoveď, a preto rozdiel odčítaní nezávisí od toho, či sa hodiny na druhom konci zhodujú. Oneskorenie jedným smerom sa tak ľahko nezíska — naň treba hodiny zladené jemnejšie, než je samo oneskorenie, teda buď osobitný protokol prenosu času, alebo prijímač družicového času na každom konci.
01 · Definícia
Čas obehu je rozpätie medzi odoslaním paketu a príchodom odpovede naň, merané jednými a tými istými hodinami. Rozstup paketov je čas medzi vypustením dvoch susedných paketov toho istého prúdu; neurčuje ho sieť, ale ten, kto ju zaťažuje.
Obeh sa skladá z troch sčítancov rozličnej povahy a rozlišovať ich má význam, lebo každý sa lieči inak. Prvý je čas šírenia, ktorý určuje dĺžka trasy a rýchlosť svetla vo vlákne a ktorý neustúpi ničomu inému než kratšiemu káblu. Druhý je serializácia, čas vytlačenia paketu do linky, a tá klesá, čím je linka rýchlejšia. Tretí je rad v zásobníkoch medziľahlých uzlov, a jedine ten závisí od toho, ako silno je sieť práve zaťažená.
Z toho plynie málo zrejmá okolnosť: linku možno rozšíriť desaťkrát a obeh sa pritom nezmení vôbec, lebo rozšírenie odoberá len serializáciu, kým rady a dĺžka trasy ostávajú tam, kde boli. Ba čo viac, v zásobníkoch urobených s rezervou «pre každý prípad» sa pakety nestrácajú, ale čakajú, a obeh pod záťažou rastie na sekundy — to je ten neduh, ktorému sa začalo hovoriť bufferbloat.
Rozstup paketov nestojí vedľa náhodou: takmer všetko, čo sa s prúdom deje, rozhoduje pomer rozstupu k obehu. Kým pakety odchádzajú častejšie, než sa vracajú potvrdenia, odosielateľ pracuje naslepo a musí držať v trase toľko dát, koľko sa do nej fyzicky zmestí — a to množstvo je práve súčin rýchlosti a obehu.
Zvoľte trasu a veďte jazdcom po veľkosti paketu. Modrý paket odchádza z ľavého stojana k pravému a vracia sa oranžový; pás pod trasou rozkladá obeh na tri sčítance, aby bolo vidieť, čím je naozaj naplnený. Rozšírenie linky skracuje len prostrednú časť — práve tú, ktorá na dlhých trasách aj tak býva najmenšia.
Pamäť zlacnela skôr, než sa zmenili algoritmy, a výrobcovia začali do prístrojov dávať rady na stovky paketov v domnení, že zásobník navyše nemôže uškodiť. Dopadlo to opačne: plný rad pakety nestráca, ale zdržiava ich, odosielateľ nedostane nijaký signál o zahltení a prikladá ďalej. Obeh na domácej linke pod záťažou vyrástol na poldruha sekundy, kým rýchlosť ostala tá istá.
02 · Prevod
Obeh, rúra a prúd paketov
Zadajte obeh v ľubovoľných jednotkách a list ho prevedie do ostatných a potom spočíta, čo od neho závisí: koľko dát sa zmestí do trasy pri rozličných rýchlostiach, akú hranicu kladie okno a aký rozstup paketov volia rozličné kodéry.
Rýchlosť na výpočet objemu sa berie z trasy zvolenej v interaktívnej časti; v jemnom nastavení ju možno ustáliť na gigabite.
Ping nemeria celkom to, čo potrebuje užívateľský program. Spracovanie ozvenového dopytu vo vzdialenom uzle ide osobitnou cestou, často mimo hlavnej počítacej časti, a preto sa jeho oneskorenie nekryje s oneskorením skutočného spojenia; iné prístroje zas odpovedajú na také dopyty úplne naposledy, alebo vôbec. Preto veľký ping neznamená vždy pomalé spojenie a malý neručí za rýchle.
| Hodnota | Poznámka | ||
|---|---|---|---|
| {u} | {name} | {value} | {note} |
03 · Rády veličín
logaritmická stupnica: od mikrosekundy k sekunde04 · Meracie prístroje
Čím sa chytá čas obehu
Program odošle paket s časovou značkou a čaká na jeho návrat, a rozdiel odčítaní je obeh. Jeho prednosťou je, že stačia jedny hodiny a od náprotivku sa nežiada nič okrem ochoty odpovedať; jeho chybou, že odpovedá osobitnou, nie nevyhnutne rýchlou cestou.
Ak sa zaznamená celá výmena, obeh sa získa zo samotného prúdu: z času medzi odchodom segmentu a príchodom potvrdenia naň. Tak sa meria práve to oneskorenie, ktoré vidí užívateľský program, a zároveň sa zviditeľní rozptyl — to, čo v rozhovore prekáža viac než rovnomerné oneskorenie.
Prístroje, ktoré značkujú čas rovno v sieťovom čipe, odstraňujú neurčitosť, ktorú vnáša operačný systém, a ženú rozlíšenie na desiatky nanosekúnd. Vymieňajú si podľa osobitnej dohody, v ktorej každý koniec kladie dve značky — a práve to dovoľuje rozdeliť obeh na jeho dve nerovnaké polovice.
Oneskorenie jedným smerom sa meria len tam, kde sú hodiny na oboch koncoch privedené k spoločnému času jemnejšie, než je samo oneskorenie — na to sa linky vytyčujú osobitným zlaďovacím protokolom, alebo sa stavajú prijímače družicového času. Bez toho ostáva obeh jediným poctivým číslom.
05 · Pravidlá zápisu
Obeh s jednotkou, rozptyl osobitne
Označenie sa píše tromi veľkými latinskými písmenami bez bodiek, hodnota s jednotkou a s údajom, čo sa vlastne meralo: jediná vzorka, priemer radu, alebo jeho medián. Rozptyl sa uvádza vedľa ako samostatné číslo, lebo priemer sám nehovorí nič o tom, či pakety idú rovnomerne.
Prvý zápis sa obíde bez jednotky a s ňou aj bez zmyslu: sto tridsať čoho — milisekúnd, alebo mikrosekúnd? Druhý vydáva domnienku za meranie, hoci cesta tam a cesta späť idú často rozličnými dráhami a polovice vychádzajú nerovnaké. Tretí opakuje najrozšírenejší omyl a pokladá obeh za vlastnosť linky, a nie celej trasy. Štvrtý zamieňa veličiny: rozstup medzi paketmi nie je obeh.
06 · Susedné jednotky
Obeh opisuje trasu zo strany času, rýchlosť zo strany množstva, a ich súčin dáva tretiu veličinu, objem trasy, bez ktorej nemožno nastaviť nijaké rýchle spojenie na veľkú vzdialenosť. Vedľa stojí rozptyl oneskorenia, ktorý v rozhovore aj v hre prekáža viac než rovnomerné omeškanie.
koľko sa zmestí do sekundy
rýchlosť × obeh
kolísanie podľa RFC 3550
Z listov Simetria vedľa stoja bit a bajt, v ktorých sa počíta objem trasy, sekunda, ku ktorej sa obe veličiny napokon vracajú, decibel z bilancií trás a takt hodín, ktorý určuje hranicu rozlíšenia hardvérových časových značiek.
07 · Historický oddiel
Cvaknutie a ozvena
Keď sa medzi Kalifornskou univerzitou a ústavom v Menlo Parku prenášalo prvé slovo, obsluha ho diktovala telefónom a čakala na potvrdenie písmeno po písmene. Spojenie sa prerušilo pri treťom písmene, no samotný postup — odoslané, počkané na odpoveď, pozreté na hodiny — sa ukázal byť práve tým, ktorý je v používaní dodnes.
Mike Muuss napísal svoj program za jediný večer, keď pátral po poruche, a pomenoval ho podľa zvuku echolotu: krátky úder, potom čakanie na odraz. Meno sa ukázalo také výstižné, že sloveso «pingnúť» vošlo do jazyka ďaleko za hranice sieťového remesla a znamená už akúkoľvek krátku správu poslanú preto, aby sa zistilo, či tam niekto je.
Na jeseň roku 1986 priepustnosť jednej z univerzitných liniek klesla tisíckrát: odosielatelia, ktorí nedostávali potvrdenia, posielali stále nové odpisy a trasu celkom dorazili. Van Jacobson navrhol liečbu, ktorá pôsobí dodnes: strážiť obeh a jeho rozptyl a brať ich rast za znamenie zahltenia, teda pridržať odosielanie skôr, než sa začnú straty.
Dnešné algoritmy riadenia toku už nestrážia straty, ale priamo to, ako obeh rastie, a pridržiavajú odosielanie skôr, než sa rad stihne naplniť. Domáce smerovače dostali disciplíny, ktoré držia zásobník naschvál krátky — a obeh pod záťažou klesá z poldruha sekundy na desiatky milisekúnd na tej istej linke.
Polovica obehu je domnienka, nie meranie
Obeh je pohodlný tým, že nevyžaduje zhodu hodín: tak odoslanie, ako aj príjem značkuje jediný prístroj, a rozídenie stupníc do rozdielu jednoducho nevstupuje. Práve preto ping funguje všade a nepotrebuje nastavenie, kým oneskorenie jedným smerom je veličina oveľa vrtkavejšia, ktorá žiada jemnejšie zladenie, než je to, čo sa meria.
Zvyk deliť obeh napoly sa drží z toho dôvodu, hoci zaň hovorí málo: prúd k náprotivku a prúd späť idú neraz rozličnými trasami, rozlične dlhými a rozlične zaťaženými, takže skutočné polovice sa môžu líšiť dvojnásobne. Veličina najľahšie merateľná z celého sieťového remesla je zároveň tou, ktorá sa najčastejšie číta zle.
Katalóg · meracie jednotky
List pre každú veličinu
Sedem základných jednotiek SI, dvadsaťdva odvodených s vlastnými menami a veličiny mimo sústavy, bez ktorých by nefungovala ani technika, ani kalendár.