Optymalizacja połączeń internetowych - wybrane parametry Trwający przez dłuŝszy czas brak wyświetlania niektórych stron internetowych, regularne kilkudziesięciosekundowe zamierania transferu, przesyłki nie dochodzące do adresata to problemy, które często pojawiają się w Waszej korespondencji. Sieć i tematyka transmisji ma tyle wspólnego z informatyką co chirurgia oka z medycyną ogólną. Nic więc dziwnego, Ŝe zanim podjęłam ten temat musiałam się znów czegoś douczyć. Ze względu na stopień złoŝoności tematu, niezbędną wydaje się na początek odrobina teorii, która pozwoli łatwiej poruszać się w temacie nawet jeśli nie znajdziecie tu rozwiązania wszystkich Waszych problemów. Zjawisko fragmentacji pakietu Wbrew pozorom przesyłany w sieci pakiet danych rzadko porusza się w niej w całości. Najczęściej pakiet, lub jak kto woli datagram, jest dzielony na mniejsze części (fragmenty), które podróŝują w sieci jako oddzielne datagramy. Trafiając do ostatecznego odbiorcy muszą zostać złoŝone. Przypomina to segmentowe ściąganie plików takimi narzędziami jak NetTransport czy GetRight. Gdy jakiś fragment zostanie zagubiony, datagram nie moŝe zostać odtworzony, a w efekcie przesyłka nie dociera do adresata. Trzeba teŝ wiedzieć, Ŝe maszyna odbierająca z chwilą otrzymania fragmentu początkowego, uruchamia zegar składania. Gdy czas na zegarze przekroczy określoną wartość, zanim nadejdą wszystkie fragmenty, maszyna odbierająca porzuca otrzymane fragmenty bez przetwarzania datagramu. Jest zatem oczywiste, Ŝe wraz z pojawieniem się fragmentacji prawdopodobieństwo utraty danych wzrasta, gdyŝ utrata pojedynczego fragmentu pociąga utratę całego datagramu. Jak to się dzieje, Ŝe poszczególne fragmenty pakietu nie są gubione permanentnie? Kontrola fragmentacji KaŜdy z fragmentów zawiera nagłówek, w którym jest powielona znaczna część zawartości nagłówka pierwotnego pakietu. Do kontroli procesów fragmentacji i składania datagramów słuŝą trzy pola nagłówka: identyfikacja, znaczniki i przesunięcie fragmentu. 16-bitowe pole identyfikacja zawiera unikalny identyfikator i to właśnie on zapobiega wymieszaniu się fragmentów pochodzących od róŝnych datagramów. Wszystkie kawałki będące częściami tego samego pakietu pierwotnego muszą zatem posiadać ten sam identyfikator. 3-bitowe pole znaczniki słuŝy do właściwej kontroli fragmentacji. Pierwszy z trzech bitów nie jest uŝywany. JeŜeli drugiemu nada się wartość 1 będzie to oznaczało bezwzględny zakaz fragmentacji. Stąd prosty wniosek, Ŝe jeśli datagram nie będzie mógł być przesłany w całości to zostanie odrzucony, a nadawca otrzyma, przynajmniej teoretycznie, komunikat o błędzie. Ostatni z bitów - przesunięcie fragmentu - umoŝliwia z kolei identyfikację ostatniego kawałka datagramu, w którym ma wartość 0, a w pozostałych fragmentach pakietu - 1. Czwarte pole nagłówka to czas Ŝycia TTL które określa jak długo, w sekundach, datagram moŝe pozostawać w sieci. Wymogiem protokołu TCP/IP jest aby kaŝdy router podczas przetwarzania nagłówka datagramu zmniejszał wartość tego pola co najmniej o 1, nawet jeśli rzeczywiste przetwarzanie trwało krócej. JeŜeli jednak router jest przeciąŝony i czas przetwarzania jest dłuŝszy, wówczas wartość pola TTL zmniejsza się o czas faktycznego pozostawania datagramu wewnątrz routera. Gdy wartość pola zmaleje do zera router porzuca datagram i wysyła do nadawcy komunikat o błędzie. Zaletą tego mechanizmu jest to, Ŝe zapobiega on w ten sposób podróŝowaniu datagramów w sieci w nieskończoność, np. gdy tablice tras są nieaktualne, albo adres odbiorcy nie istnieje. To jeszcze nie wszystkie pola nagłówka, ale w naszych rozwaŝaniach najwaŝniejsze.
Jak łatwo zauwaŝyć, to czy pakiet w ogóle dotrze do odbiorcy zaleŝy w głównej mierze od jego wielkości i czasu przebywania w sieci. Idealnym zatem rozwiązaniem byłoby przesyłanie datagramu, który nie ulegnie fragmentacji i bez pośrednictwa routerów. Jest to moŝliwe tylko wówczas gdy dwa komputery podłączone są do tej samej sieci fizycznej np. Ethernet. W rzeczywistości jednak zmuszeni jesteśmy korzystać z wielu sieci fizycznych połączonych przez specjalizowane routery, które wybierają trasy przesyłania na podstawie informacji o najkrótszych ścieŝkach. Te jednak często róŝnią się maksymalną jednostką transmisyjną, która wymusza fragmentację pakietu. I tak dochodzimy wreszcie do parametrów, które decydują o sygnalizowanych problemach, a tym samym mogą mieć wpływ na ich ograniczenie. Podstawowe parametry konfiguracyjne MTU (Maximum Transmission Unit) to parametr wyznaczający maksymalny rozmiar przesyłanego pakietu danych. Inaczej moŝna powiedzieć, Ŝe jest to jednostka określająca maksymalną ilość danych jakie mogą "przełknąć" routery dostawców Internetu. W skład Windows wchodzi specjalny program, który zajmuje się dobieraniem tego parametru, a jego wybór jest dokonywany podczas nawiązywania kaŝdego połączenia z dostawcą usług internetowych. Wielkość MTU ustawiona domyślnie dostosowana jest do obsługi sieci lokalnych i wynosi 1500 bajtów, co powinno gwarantować optymalną szybkość transmisji danych w sieciach LAN oraz przy większości rodzajów łączy stałych. Tak jest jednak w teorii. Właśnie ta wielkość była powodem powaŝnych problemów uŝytkowników Neostrady Plus. Okazało się bowiem, Ŝe do przesyłania informacji uŝywa ona protokołu PPPoE (PPP over Ethernet), w którym zmodyfikowano nagłówek powiększając go o 8 bajtów. Tym samym domyślna wartość MTU powinna być ustawiona w systemie na 1492 bajty, a nie na 1500. Ta niewielka róŝnica spowodowała jednak, Ŝe zbyt duŝy pakiet nie mógł być odebrany przez router w całości i w rezultacie odsyłał on do serwera komunikat ICMP o złym rozmiarze pakietu. W normalnej sytuacji, serwer po otrzymaniu takiego komunikatu powinien wysłać wszystkie następne pakiety w zmniejszonym rozmiarze. Rzecz w tym, Ŝe wiele serwerów w obawie przed przeciąŝeniem blokuje komunikaty ICMP, a nie otrzymując informacji o błędach - kontynuuje wysyłanie pakietu, który jest za duŝy. Skutkiem było właśnie przerywanie transmisji i problemy z otwieraniem stron www. ZałóŜmy jednak, Ŝe komunikat ICMP dociera prawidłowo i praktyka pokrywa się z teorią. Jeśli pakiet okaŝe się dla serwera dostępowego za duŝy to siłą rzeczy musi on początkowo odmówić ich przyjęcia. Po nieudanej próbie kontaktu system dopasuje wielkość wysyłanych pakietów do wymagań serwera. Niestety za kaŝdym razem tracimy nawet kilka sekund na dostrajanie się systemu. Biorąc to pod uwagę bezpieczna wartość MTU dla sieci LAN, dla DSL oraz dla modemów kablowych powinna być ustawiona na 1492, natomiast dla modemu 56K - na 576. Czy to juŝ zapobiegnie fragmentacji? Nie do końca. PoniewaŜ pakiety wędrują po sieci między róŝnymi routerami moŝe się zdarzyć, Ŝe trafimy na router, który nie radzi sobie z pakietami takiej wielkości i pomimo wszystko podzieli je na kilka mniejszych, które później będą składane. Dobierając jednak odpowiednią wartość unikniemy niepotrzebnych przestojów, a protokoły komunikacyjne po nawiązaniu połączenia od razu będą mogły przystąpić do wymiany danych. MSS (Maximum Segment Size) - to maksymalny rozmiar pakietu danych, jaki moŝe być przesłany za pośrednictwem protokołu TCP/IP. Parametr MSS jest w zasadzie pochodną MTU i odnosi się do wielkości samych informacji zawartych w pakietach danych. RóŜnica polega jedynie na tym, Ŝe wielkość MTU dotyczy całego pakietu - czyli zarówno przesyłanej informacji jak i nagłówków TCP i IP, a MSS tylko samej informacji. Z uwagi na to, Ŝe wspomniane nagłówki zajmują w kaŝdym pakiecie 40 bajtów, wartość parametru MSS na przykład dla połączeń dial-up wynosi zwykle 536 bajtów. RWIN (Receive Window) to parametr określający maksymalny rozmiar pakietu jaki moŝe wysłać serwer zanim otrzyma potwierdzenie odbioru.
Jako Ŝe wydajność połączenia w duŝej mierze zaleŝy od przepustowości odcinka sieci między dwoma komputerami, ustala on maksymalną wielkość danych jakie komputer moŝe wysłać do nadawcy bez uzyskania gwarancji (potwierdzenia), Ŝe poprzednio wysłane pakiety dotarły do celu. Im połączenie jest wolniejsze a Sieć bardziej przeciąŝona, tym częstotliwość relacjonowania odbioru pakietów powinna być większa. Wartość RWIN uzaleŝniona jest od MTU (a dokładnie od MSS) i stanowi jego parzystą wielokrotność. ZaleŜnie od systemu operacyjnego zaleca się stosować róŝne wielokrotności chociaŝ delikatnie mówiąc najlepiej z nimi trochę poeksperymentować. Według autorów programu Accelerate 2K2 dla wersji systemów Windows 9x i ME, RWIN powinien wynosić 4 lub 6 krotną wartość MSS, natomiast systemy NT, 2000 i XP są w stanie obsłuŝyć ośmio, a nawet dziesięciokrotną wartość MSS. Oczywiście parametry te trzeba dostosować takŝe do szybkości posiadanego łącza. TTL (Time To Live) - ten parametr, o którym była juŝ mowa wyŝej, ma kolosalne znaczenie, poniewaŝ określa tzw. czas Ŝycia pakietu danych. Często spotyka się nie do końca poprawną definicję, Ŝe jest to wartość w nagłówku IP, która wyznacza liczbę routerów, przez które moŝe przejść pakiet w drodze do celu. Byłoby tak, gdyby rzeczywisty czas przetwarzania na kaŝdym z nich nie przekraczał 1 sekundy. Modyfikując ten parametr, moŝna jednak z pewnym przybliŝeniem określić, jaką maksymalną drogę, liczoną liczbą routerów moŝe przebyć datagram. Jest taki sprytny program Visual Route, w którym wystarczy wpisać określony adres internetowy na świecie aby otrzymać specyfikację wszystkich routerów jakie brały udział w połączeniu. JeŜeli ich liczba wyniosła np. 36 to z góry moŝemy być pewni, Ŝe przesłany datagram nigdy nie dotrze do adresata przy domyślnych ustawieniach TTL, które wynoszą 32. Zaleca się zatem zmodyfikowanie tego parametru zwiększając go do 128. W przypadku Windows 2000 i XP system poradzi sobie z takimi ustawieniami, natomiast przy Win 98 i ME moŝe się to nie udać. Jeśli w czasie połączeń otrzymacie komunikaty z informacją typu "connection timeout" moŝe to oznaczać, Ŝe wartość TTL w systemie ma ustawioną zbyt niską poprzeczkę i wysyłane pakiety po prostu nie docierają do miejsca przeznaczenia. Przy tej okazji warto wspomnieć takŝe o trzech innych funkcjach: PMTU Auto Discovery (Path Maximum Transfer Unit Auto Discovery) - funkcja ta zawarta w niektórych akceleratorach, odpowiada za moŝliwość negocjowania wielkości pakietów MTU. Oznacza to, Ŝe zaleŝnie od serwera, z którym nasz komputer nawiązuje połączenie, wartość MTU moŝe się odpowiednio zmieniać. MoŜna ją takŝe wykorzystać do zapobiegania fragmentacji pakietów poprzez zablokowanie parametru PMTU jednak kosztem znacznego spowolnienia transferu danych, a nawet ich utraty gdy pakiet na swej drodze będzie musiał być podzielony. PMTU Black Hole Detection - funkcja zaleŝna od PMTU Discovery. Próbuje ona wykrywać routery, które po nadejściu zbyt duŝych pakietów o zablokowanej moŝliwości fragmentacji odrzucają ich obsługę, nie zgłaszając przy tym uŝytkownikowi Ŝadnego ostrzeŝenia. Standardowo zaleca się wyłączyć tę opcję, chyba Ŝe celowo blokujemy wielkość wysyłanych pakietów. Session Keep Alive - odpowiada za podtrzymywanie aktywnej sesji połączenia z serwerem w czasie, gdy ani nasz komputer ani serwer nie zgłaszają zapotrzebowań na kolejne bity danych. Mówiąc prościej gdy oglądamy stronę www nasze połączenie z serwerem, mimo Ŝe pozostaje aktywne, nie generuje Ŝadnego ruchu, a to z kolei doprowadzić moŝe do automatycznego zerwania połączenia. Aby temu zapobiec opcja Session Keep Alive pozwala określić co jaki czas system ma wysyłać do serwera kontrolny pakiet podtrzymujący aktywne, choć milczące połączenie. System Windows standardowo wysyła do serwera potwierdzenie aktywności co 60 minut. Akceleratory internetowe pozwalają jednak modyfikować ten okres nawet do 1 sekundy, co w wyjątkowych sytuacjach moŝe być przydatne. Skoro juŝ wszystko wiemy jak zmodyfikować nasze domyślne ustawienia?
Modyfikacja ustawień w Rejestrze W celu zmiany domyślnych ustawień Windows przechodzimy do klucza: HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\Tcpip\Parameters\Interfaces Otworzy się nam lista wszystkich obecnych w systemie interfejsów sieciowych. Będzie ich z pewnością więcej niŝ jeden, poniewaŝ MS Windows za urządzenie sieciowe uznaje kaŝde urządzenie bądź interfejs programowy, który moŝe przesyłać dane. W jednym z nich, w prawej części okna, znajdziemy nasz adres IP. To właśnie w tym kluczu zmodyfikujemy wartość DWORD MTU wstawiając odpowiedni parametr. NiezaleŜnie od orientacyjnych wartości jakie podałam wyŝej warto sprawdzić je praktycznie porównując opóźnienia przy róŝnych wielkościach MTU. Jak to zrobić? Z menu Start wybieramy Uruchom i wpisujemy cmd Teraz w wierszu poleceń: ping f l 548 www.onet.pl lub inną polska stronę Wartość 548 to sprawdzana wielkość MTU zmniejszona w kaŝdym przypadku o 28. Jak widać przesłanie pakietu o wielkości charakterystycznej dla modemu 56K nie sprawiło problemu i dotarł on w całości, a co ciekawe w czasie niewiele krótszym niŝ pakiet 1472 bajtowy. Oznacza to, Ŝe moje połączenie kablowe moŝe obsłuŝyć z powodzeniem pakiet o takiej wielkości. Tu jednak mała uwaga. Zmieniając adresata przesyłki moŝe się zdarzyć coś takiego: Oznacza to, Ŝe pakiet trafił po drodze na router, który musi go podzielić, ale funkcja taka została zablokowana. Lepiej więc nie przesadzać z wielkością pakietu. Wróćmy jednak do Rejestru. Pozostałe parametry znajdziemy w kluczu: [HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\TCPIP\Parameters] w którym modyfikujemy lub dodajemy następujące wartości DWORD:
EnablePMTUBHDetect (patrz funkcja PMTU Black Hole Detection) Włącza lub wyłącza wykrywanie "czarnej dziury" w połączeniach TCP/IP. Najlepiej jeśli jest wyłączony 0 DefaultTTL To ustawienie decyduje o tym jak długo pakiet "pozostanie przy Ŝyciu" - TTL (Time to Live Acitve). MoŜliwe ustawienia to 32, 64, 96, 128, 256. Najlepiej ustawić 128. EnablePMTUDiscovery To ustawienie włącza automatyczne wykrywanie MTU (Max. Transmition Unit) przez system. Najlepiej jeśli jest włączone 1 TCPWindowSize Jest to wielokrotność ustawienia MSS. NaleŜy zatem sprawdzić najlepszą dla siebie wartość MTU odjąć od niej 40 i dopiero pomnoŝyć (dla modemu 56K czterokrotnie) Tcp1323Opts i Tcp1320Opts Włącza lub wyłącza support dla "duŝych okien TCP" (large TCP window). JeŜeli funkcja ta zostanie wyłączona czyli zmienna przyjmie wartość 0, to wielkość okna zostanie ograniczona do 64K. Zaleca się ustawienia na Win.Scaling with Timestamp - 3 lub Win.Scaling without Timestamp - 1 StackOpts JeŜeli poprzednia funkcję włączyliśmy to tę równieŝ naleŝy włączyć i wartości DWORD przypisać zmienną 1. Zamiast ręcznej i dość Ŝmudnej pracy moŝna posłuŝyć się jednym z dostępnych tweakerów lub narzędzi specjalnie w tym celu zaprojektowanych. Osobiście polecam SG TCP Optymizer, który jest juŝ w dziale Downloads. Jak widać uwzględnia on takŝe protokół DSL (PPPoE) wykorzystywany przez Neostradę Plus. MoŜna z jego pomocą o wiele prościej wykonać testowy ping i otrzymać natychmiast podpowiedź jaka wartość MTU moŝemy zastosować. Program optymalizuje parametry połączenia internetowego ale takŝe zezwala na własne ustawienia i automatycznie dopisuje je do Rejestru. Niektóre z nich moŝemy przeprowadzić takŝe za pomocą Madonote. Dodatkową zaletą SG TCP Optimizer jest to, Ŝe nic nie kosztuje. Oczywiście to nie jedyne narzędzie. Warto sprawdzić takŝe: Internet Accelerator 1.31 - umoŝliwia zmniejszenie czasu otwierania stron internetowych oraz optymalizuje połączenie z Siecią. Internet Cyclone 1.86 - słuŝy do optymalizacji ustawień systemowych w celu zwiększenia wydajności połączenia z Internetem. Aplikacja umoŝliwia automatyczną optymalizację łącza bądź teŝ pozwala uŝytkownikowi modyfikować poszczególne parametry. Throttle 6.12.13.2004 - pozwala modyfikować ustawienia systemowe dla wszelkiego typu modemów, dzięki czemu prędkość połączenia z Internetem moŝe znacząco wzrosnąć. Dodatkowo program (bez modyfikowania ustawień sprzętowych) eliminuje częste zrywanie połączenia i zawieszanie się modemu. śyczę płynnego serfowania na maksymalnej szybkości.