动态MTU：解决IPv6网络数据包丢失问题的方法

ð≈Þ沙特国王大学学报动态MTU：一种减少IPv6Ishfaq Hussain，JanibulBashir印度查谟和克什米尔斯利那加国家技术学院信息技术系阿提奇莱因福奥文章历史记录：收到2020年2021年5月18日修订2021年6月17日接受2021年6月23日在线提供关键词：丢包MTUIPv6协议动态MTUPMTUD算法路径MTUA B S T R A C T随着互联网用户数量的增加和对互联网流量安全的需求，IPv4协议已被更安全的协议IPv6所取代IPv6协议不允许中间路由器对正在进行的数据包进行分段。此外，由于IP隧道，一些额外的报头被添加到IPv6数据包中，超过了数据包的大小，导致由于较低的路径mtu而增加的数据包丢弃。一个可能的解决方案是使用路径MTU发现（PMTUD）来知道使用RTP分组的路径mtu。由于依赖于HTTP错误消息，该方法面临安全和失败问题。在本文中，我们提出了一个动态的MTU（DMTU）计划，试图处理在IPv6网络中的数据包丢失，通过动态调整每个链路的MTU取决于传入的数据包的大小，从而减少数据包丢失的数量显着量。与PMTUD不同，该算法在中间节点级别上工作，通过分配特定的验证阶段，然后进行处理来进一步优化。该方法具有独立工作和与PMTUD并行工作的能力。使用数学和图形分析，我们的计划被证明是更有效的比国家的最先进的PMTUD计划。版权所有©2021作者。由爱思唯尔公司出版代表沙特国王大学这是一个开放的访问CC BY-NC-ND许可证下的文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。1. 介绍由于连接到互联网的设备数量的快速增长，当前的寻址方案，即互联网协议版本4（IPv4），将不足以为呈指数增长的通信设备提供互联网地址（Fuller和Li，2006）。这背后的原因是IPv4寻址方案中使用的32位寻址方案经过计算，我们发现只有大约50亿台设备可以使用这种特定的寻址方案进行寻址。然而，这个50亿的限制已经被互联网设备的数量所超越，导致IP地址的短缺，因此需要为这种快速扩展的互联网设备提供新的寻址方案。幸运的是，互联网名称与数字地址分配机构（ICANN）已经宣布了一个替代方案，*通讯作者。电 子 邮 件地 址 ： ishfaqhussain90@gmail.com （ I.Hussain ） ， janibbashir@nitsri.ac.inwww.example.com Bashir）。沙特国王大学负责同行审查IPv4协议，即IPv6（Deering和Hinden，2017）。 它使用128位解决方案，这可以地址近2128340个十亿终端设备（Deering和Hinden，2017年）。当前从IPv4到IPv6的迁移是通过使用隧道和转换技术的原理的过渡来完成的（Wu等人，2013年），它提供了一种在未经修改的IPv4路由基础设施上携带IPv6数据包的方法，只有很小一部分网络拥有原生IPv6。隧道导致IPv6数据包的大小增加。结果，大多数IPv6数据包的大小超过了中间链路的数据承载能力。链路承载的最大数据分组形成该特定链路的最大传输单元（MTU）（Hinden和Deering，2006）。因此，由于隧道，IPv6分组的大部分大小超过数据链路的MTU为了在具有小于分组大小的MTU的链路上发送这样的大分组然而，为了提高安全性，IPv6提供了一个框架，通过使用新的安全协议，即IPSec，在不安全的网络上进行安全通信（Graveman等人，2007年）。该协议不允许中间路由器对正在进行的IPv6数据包进行分段。因此，只要IPv6数据包的大小超过链路的MTU，就会丢弃数据包并通知源https://doi.org/10.1016/j.jksuci.2021.06.0111319-1578/©2021作者。由爱思唯尔公司出版代表沙特国王大学这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。制作和主办：Elsevier可在ScienceDirect上获得目录列表沙特国王大学学报杂志首页：www.sciencedirect.comI. Hussain和J. 巴希尔沙特国王大学学报7071以减小分组的大小。这导致基于IPv6的网络中丢包频率增加。为了通知源关于分组丢弃，IPv6使用网络层协议，即因特网控制消息协议版本6（ICMPv6）（Conta等人，1998年，错误控制。每当中间节点由于大尺寸而丢弃分组时，它向源节点发送错误消息然后，源节点接收消息，并且迭代分段继续，直到分组大小小于或等于传输分组的路径中的所有链 路 的 最 小 路 径 mtu ， 以 避 免 进 一 步 的 分 组 丢 弃 （ Luckie 和Stasiewicz，2010; McCann等人，1996年a）。任意路径的路径MTU是可以成功传输到该路径而没有任何问题的最大数据包大小，也称为该路径中所有链路的最小MTU。（2017年）。减少分组丢弃的一种可能的解决方案是在发送分组之前找出分组在发送时从源到达目的地所遵循的任意路径的最小路径MTU，然后相应地在源节点自身处将分组分段。这可以通过帮助发送ICMPv6数据包的节点的路径mtu（Deering和Hinden，2017）。然而，大多数中间路由器和网络防火墙不允许HTTP数据包穿过它们的网络，导致网络黑洞，我们无法提前知道某些链路的MTU。该方案降低了丢包的频率，但由于黑洞的存在，丢包的数量仍然高于可容忍的限度。随着时间的推移，网络和计算设备的进步导致网络协议的更新，这带来了更高的效率，但也带来了一些限制，这些限制增加了这种技术的使用。以前依靠差错控制和试探技术在降低由较小路径mtu引起的丢包率方面并不有效。这是由于Kent和Mogul（1995）的安全和隐私问题，其通过将来自源节点的Don't fragment命令设置为“1”来限制中间节点级别的分组分段。这进一步增加了丢包的机会，因此增加了对先前技术的使用，这些技术由于服务质量差而破坏了其他底层设备和协议的效率。因此，鉴于对更新的协议和可以依赖于它的底层架构是有效的和响应的，提出了一种新的解决方案，主要是在表达它们的全部能力和容量方面，即路径MTU发现（PMTUD）协议（McCann等人，2017年）。此协议假定所有数据包都是在设置了“不分段”（DF）位的情况下发送的因此，适应于这种分组的禁用分段。每当路由器收到一个较大的数据包，并且必须通过具有较小MTU的链路转发该数据包时，路由器就会丢弃该数据包，并向源发送一个ICMP消息。源减小数据包的大小，并通过相同的路径重新传输。分组的大小达到其可以容易地通过该路径而没有任何进一步的分段的水平。源端学习特定路径的理想MTU和数据包大小。该协议有助于为网络中的特定路径找到合适的数据包大小。然而，它有几个限制，可能会导致这个特定的协议失败。一个主要的限制是黑洞的存在，因此会过滤掉这些电子数据包。在这种情况下，发送方将永远不会从中间路由器接收到太大的分组消息，因此无法检测到理想的分组大小（Boer等人， 2012年）。从上面的讨论中可以清楚地看出，由于黑洞，不可能找到理想的数据包大小。因此，需要一种新颖的方案来降低分组丢失率在IPv6网络中，可以帮助它展示其全部功能和能力。在本文中，我们提出了一个这样的技术，称为动态MTU（DMTU）。在这个协议中，我们动态地调整每个链路的MTU取决于IP数据包的原始大小。在接收到数据包后，我们动态地调整输出链路的MTU，然后相应地转发数据包。然而，在某些情况下，我们不能调整的MTU的一个链接以上的某个值。在这种情况下，我们丢弃数据包并通知源进一步分割数据包。贡献：让我们总结一下本文的主要贡献我们提出了一种新的技术，以减少在IPv6网络中的数据包丢失频率，称为DMTU。我们提出了多个版本的相同的协议，以有效地处理性能和丢包的权衡。我们提出了一个数学评估我们的计划，并分析了我们的计划对丢包率，网络延迟和网络吞吐量的影响。我们提出了图形分析的计划显示的有效性DMTU协议在IPv6网络。论文的其余部分如下。第二节讨论了相关的工作和动机背后的建议计划。实际方案描述见第3节。在第4节中显示了一个案例研究的时间延迟所提出的机制与国家的最先进的路径MTU发现，其次是数学和图形分析所提出的计划中讨论的5和6分别。第7节描述了实施问题，最后，论文在第8节结束。2. 相关工作和动机麦肯等例如，提出了“路径MTU发现版本6”（PMTUD）协议，以便为 网 络 中 的 特 定 路 径 找 到 最 佳 分 组 大 小 （ 或 有 效 路 径 MTU（PMTU））（McCann等人，2017年）。该方案最初假设特定路径的有效PMTU等于分组必须穿过的第一链路的MTU。因此，源节点将分组分段，使得每个分组的大小等于分组必须穿过的路径的PMTU。然而，当穿越网络时，如果任何分组的大小大于某个中间节点必须转发该特定分组所沿的链路的MTU，则该节点丢弃这样的分组并向源节点发送“分组太大”（PTB）消息。在PTB消息中，中间节点还嵌入约束链路的MTU。在接收到这样的消息时，源节点减小其假定的路径MTU并且使其等于到PTB消息中报告的约束跳的MTU。因此，源将分组分段以使大小等于新的PMTU。当源节点例如， 2017年）。在类似的情况下，Z。Hu et.等人提出了一种使用IS-IS路由协议来找到网络中特定路径的PMTU的方案（Hu等人， 2018年）。这种方案通过减少与PMTUD方案相关联的开销来找到PMTU此外，建议的方案可以很容易地修改，以支持使用现有的链路状态路由协议实现的特定网络（Vasantha，2008年）。Mathis等人提出了一种改进的路径MTU求解方法。例如，称为分组化 层 路 径 MTU 发 现 （ PLPMTUD ） 协 议 （ Mathis 和 Heffner ，2007）。该协议是对RFC 1191（Mogul等人， 1990）和RFC 1981（McCann等人， （1996年）ICMP基于路径MTU发现方案。该方案在●●●●I. Hussain和J. 巴希尔沙特国王大学学报7072.在传输层中的分组化层（TCP、SCTP、RTP等）。该方案已经被扩展为与传输的UDP协议一起工作，并且该扩展的协议在Fairhurst等人中被命名为数据报分组化层路径MTU发现（DPLPMTUD）。（2020年）。PLPMTUD和DPLPMTUD具有相同的工作机制，如下所示。通过在同一路径上重复发送具有不同大小的探测包来动态地发现路径的MTU。每个成功的分组递送产生等于探测分组大小的分组大小。该方案不依赖于PMTB分组，因此解决了与RFC 1191和RFC 1981中定义的经典PMTUD方案相关联的大多数限制。PLPMTUD方案的主要限制是，如果探测分组丢失，我们无法推断出相同的实际原因，即，它是否由于路径MTU问题或由于某些其他原因（例如拥塞问题）而被丢弃。PLPMTUD和DPLPMTUD方案都发送探测分组以使用命中和跟踪方法来知道链路的路径MTU。发送探测分组可能有助于以丢失分组的最小风险成功传输原始分组，但是具有负面影响，即存在用于发送多个探测分组的网络资源的增加的使用。因此，这些方案将释放在增加的时间延迟，增加网络拥塞，并降低整体吞吐量。从上面的讨论中可以清楚地看出，文献中有几个建议试图通过预先知道路径MTU来降低丢包频率然而，这些方案导致增加的分组延迟和网络拥塞。因此，需要一种新的方案，该方案将降低丢包频率，而不会显著增加分组延迟和网络拥塞。在本文中，我们提出了一个这样的计划称为动态MTU（DMTU）。该方案工作在中间节点级，而不使用源级的ICMP-PTB或探测分组所提出的方法的设计方式，它不仅将工作在一个独立的模式，但它也可以用来与经典的PMTUD计划同步工作。2.1. 动机在本节中，我们将简要讨论经典PMTUD的一些主要限制这些限制促使我们设计一种新的方案来减少丢包频率，而没有任何以下限制。2.1.1. 安全关切路径MTU发现协议的一个主要缺点是，网络的拥塞不仅增加了网络的拥塞，而且还消耗了网络的带宽因此，降低了整个系统的有效带宽。2.1.3. 路径MTU黑洞作者在（Boer等人，在这些节点运行防火墙的情况下，它们可能被配置为不允许所有或某些类型的Internet控制消息协议（ICMP）分组通过它们。这种过滤的效果使得路径MTU发现（PMTUD）不可操作，导致在网络中产生黑洞（Luckie例如， 2005年）。此外，大多数网络管理员将路由器配置为给予VoIP消息低优先级或完全阻止这样的分组（Luckie等人，2005），因为这样的分组降低了有效带宽并在网络中产生拥塞（Knowles，1993）。因此，由于低优先级和阻塞的MBMS消息，在PMTUD中发送的MBMS消息将被延迟或阻塞，无法到达源节点，从而导致延迟增加或拥塞黑洞（Lahey，2000;Luckie等人，2005年）。此外，由于GPRS消息不可达的问题，主机将继续发送数据包，导致GPRS数据包的数量进一步增加，从而降低了系统的整体性能。2.1.4. 路径MTU发现与IPv6路径MTU发现（Mogul和Deering，1990年）协议最初被设计为提供一种有效的解决方案，以减少IPv4网络中的丢包频率。它的设计考虑到了IPv4协议的特性和特点。然而，与基于IPv4的网络相比，基于IPv6协议的网络具有一些对比特征。例如，IPv6要求网络中的数据包大小可以为1280个八位字节或更大。IPv6协议不支持小于1280个八位字节的数据包。IPv6中的最小数据包大小称为IPv6最小链路MTU。当路径MTU小于最小链路MTU时会出现问题。在这种情况下，如果我们必须发送数据包，我们必须发送小于最小链路MTU的数据包，它消除了IPv6协议规定的约束（Deering和Hinden，2017）。这种违反的结果增加丢包率，频率和降低路径MTU发现协议的有效性。此外，与IPv4相比，IPv6中最小链路MTU与标准MTU的比率低得多，即，它容易受到拒绝服务攻击（DOS）（Mahjabin等人，2017; Elleithy等人，2006年）。恶意节点可能发送包含错误MTU大小的错误分组过大MinimumLinkMTUIPv4StandardMTUMinimumLinkMTUIPv6StandardMTU（McCann等人，2017年）。通过重复发送这样的PTB，在最坏的情况下，网络吞吐量或临时阻塞将有效降低。2.1.2.网络资源消耗在PMTUD协议中，源节点必须反复更新路径MTU，以应对网络的变化。因此，源节点必须在5-10分钟的时间间隔后重复运行PMTUD协议。这导致网络中PTB数据包的数量增加。此外，可能存在从源到目的地的多个路径。因此，源节点必须针对每条路径运行PMTUD协议，这进一步增加了网络中PTB分组的数量（McCann等人，2017年）。此外，当一个数据包在网络中被丢弃时，我们必须重新传输相同的数据包，除了从压缩节点到发送方的PTB数据包。这进一步增加了网络内部的流量。这些大量的PTB数据包在因此，IPv6中的大多数数据包的大小都大于标准MTU。因此，大多数分组需要被分段。然而，IPv6不允许在中间节点处对分组进行分段。因此，导致丢包频率增加。在IPv4网络中，如果源节点生成较大大小的数据包，并且在传输过程中数据包遇到具有较小MTU的节点，则如果源节点未设置“不分段”位，则它有权对数据包进行分段因此，IPv4中的PMTUD必须仅处理然而，在IPv6网络中情况并非如此，在IPv6网络中，分组不能被中间节点分段，并且必须被丢弃。从上面的讨论可以清楚地看出，先前的方案（McCann等人，2017）（McCann等人，1996 b）（Vasantha，2008）在IPv6网络方面存在很多问题。因此，需要一种新的方案，该方案不受上述限制，并且可以处理IPv6网络中的高丢包频率的问题在这ΣI. Hussain和J. 巴希尔沙特国王大学学报7073在这篇论文中，我们提出了一个这样的解决方案，在下一节中讨论表1sudo代码中使用的参数和符号定义符号定义3. 拟议机制最大值n=n当前n=n以太网链路的最大MTU值n=n。链路的当前MTU值n=n。在本文中，我们提出了一个动态MTU方案，基于接收到的分组的大小动态地调整中间链路的MTU。一旦中间路由器将数据包传输到下一个转发接口链路，它就会将MTU恢复为原始值。该方案包括两个不同的阶段：前DMTU和后DMTU阶段。该方案从预DMTU阶段开始，然后是后DMTU阶段。在预DMTU阶段，我们首先检查算法工作所需的基本条件，如中间链路的MTU是否可以改变。如果满足条件，则我们移动到后DMTU阶段，否则，丢弃数据包并将相同的信息传送到源节点。一般来说，以下步骤在中间节点进行。节点接收分组。它检查数据包的大小。如果该大小小于转发链路的MTU，则它转发该数据包。否则，它将对该特定数据包运行DMTU算法。对于连续的分组也重复相同的过程。完整的流程如图所示。1.一、在讨论不同阶段之前，我们已经在表1中给出了在所提出的算法中使用的参数和符号的定义。3.1. DMTU阶段DMTU算法可以与PMTUD方案并行使用，也可以用作独立方案。在Int n=n接口链接n=n。大小<$ωX<$位置ωX处的数据包X的大小。PN方案编号。MF更多碎片。ID<$ωX <$位置ωX处的数据包X的标识号。变量声明。参数定义ωX指向缓冲存储器中数据包X的指针C计数器变量，值为0或1。b携带链路n=n的初始设置MTU。a携带初始数据包的标识号。前一种情况我们称之为预并行DMTU，后一在预并行DMTU算法中，我们允许DMTU算法只对高优先级的数据包运行，而所有其他数据包都使用PMTUD方案处理。然而，在独立的DMTU中，它完全取代了PMTUD算法并承担了责任。请注意，预并行DMTU和独立DMTU算法之间存在拥有两个计划背后的主要动机是以允许该算法在已经部署了PMTUD算法的网络中工作。3.1.1. DMTU前阶段当节点接收到大小大于转发链路的MTU的分组时，它将一个Fig. 1. 中间节点的操作流程。MTUMTUI. Hussain和J. 巴希尔沙特国王大学学报7074ð Þð Þ指向存储在节点（ωX）的缓冲区中的数据包的指针。该阶段可以在独立模式下工作，也可以与PMTUD算法并行工作。图图2说明了DMTU前阶段的工作。 这些阶段携带一个参数ω X作为指向缓冲存储器中的数据包的指针。这些阶段在接收到大小大于下一接 口 MTU 的 传 入 数 据 包 时 触 发 这 些 阶 段 有 两 种 类 型 ， 即PreStandalone DMTU阶段和PreParallel DMTU阶段，这两种阶段的工作方式取决于我们假设的策略类型。这两个阶段都携带指向来自缓冲存储器的要处理的分组ω X的指针。这些阶段充当对数据包的初步检查，以运行PostDMTU阶段。在以下几点中，我们定义了这两个PreDMTU阶段：1. 独立前DMTU阶段：当DMTU算法在独立模式下工作时，将触发该算法阶段。当一个新的数据包到达节点时，它将数据包的大小与所选择的阈值和链路的最大MTU进行链路的最大MTU如果数据包大小超过阈值或路径的最大MTU，则不可能通过该特定路径发送相同的因此，我们迫使中间节点丢弃数据包，而不通知源节点。源节点本身在超时之后重新发送分组。该特定阶段的伪代码由算法1示出，并且操作的流程在图1的右手侧示出。 二、图二. Pre-DMTU中的操作流程I. Hussain和J. 巴希尔沙特国王大学学报7075ðÞðÞ算法1：PreStandaloneDMTU（*X）算法2：PredictelDMTU（*X）2. 预并行DMTU阶段：当PMTUD算法已经在网络中工作时，触发算法的该阶段。它检查高优先级的IPv6数据包，并相应地决定下一步。它检查数据包大小是否小于阈值，然后通过返回参数进入PostDMTUωX;C;a;b阶段ωX;0; 0; 0，否则丢弃数据包并通知PMTUD该方案向源发送一个HTTP错误消息算法2示出了预并行DMTU阶段的伪代码，并且操作流程在图1的左手侧示出。 二、3.1.2. DMTU后阶段图 3、&算法3说明了PostDMTU阶段的工作原理。在此阶段，我们根据传入数据包大小将转发端口的MTU更改为更高的状态，达到阈值限制，并相应地通过下一个接口链路转发数据包。然后，转发链路的MTU恢复到其原始值。 图 3结合图。图4示出了该特定阶段中的操作流程，并且后DMTU算法由算法3示出。当数据包通过PreDMTU测试时，它将通过PostDMTU阶段。此阶段调用以下操作：I. Hussain和J. 巴希尔沙特国王大学学报7076¼¼● 存储next-Interface的初始/原始MTU。● 某些变量中的数据包标识号● 根据缓冲存储器中位置ωX处如果流中有多个分片数据包，而不是每个分片，我们需要覆盖MTU，然后进行PreDMTU阶段检查。显示了操作流程在图5中。这可能导致增加的资源消耗和处理时间。因此，我们试图限制这些不利因素通过应用如下的一些修改：算法3：PostDMTU（ωX;C;a;b）1. MF位未设置：如果MF（更多片段）位未设置，即MF0，则该分组可以是流的初始分组或最后分组。在本例中，我们覆盖下面的接口根据数据包大小确定MTU，然后将数据包转发到下一个接口。转发数据包后，它会将MTU重置为原始值。2. MF位设置：如果MF位被设置，即MF1，则它将数据包转发到下一个接口链路。在缓冲存储器中的位置ω X中转发数据包之后，队列中的下一个数据包占据前一个转发数据包的位置。为了处理多个数据包/片段，我们对其本身进行递归调用。因此，它对新到达的数据包重复相同的过程：存储ID，并覆盖下一个接口MTU。我们不是需要存储MTU，因为当初始数据包到达时它已经被存储。在算法中，二进制计数器如果未设置计数器值I. Hussain和J. 巴希尔沙特国王大学学报7077图3.第三章。DMTU后阶段工作流程图PostDMTU的递归调用。当递归调用PostDMTU时，要处理的下一个数据包可能是最后一个碎片。如果它不是最后一个分组，则算法将新到达分组的ID与初始分组进行比较，并且如果它们不匹配，则算法移动到包含该特定流的分组的不同分组队列（存在用于存储分组的多个队列）。此外，当ID不匹配时然后递归调用PostDMTU。在这种情况下，我们返回两个不同的参数：a和b。a是数据包的ID，b是链路的原始MTU。这些参数的主要用途是：限制对PreDMTU算法的持续依赖。通过一次性存储变量来降低存储复杂性。通过更快地服务相同流的传入数据包来提高PostDMTU算法的效率总而言之，每当新分组到达时，节点将传入分组的ID与存储的ID进行比较。如果他们匹配我们转发数据包，直到MF位被设置。但是，如果它们不匹配，我们将移动到一个新的数据包队列，并相应地递归调用该特定队列上的Post-DMTU。注意，当MF位变为等于0时，算法将链路的MTU恢复到其原始值。这里我们要提到的是，后DMTU阶段的工作与前DMTU阶段的类型无关。在对PostDMTU算法进行上述修改之后，对于属于同一个流的所有多个片段，根据第一个传入分组大小覆盖链路的MTU一次，然后进行PreDMTU阶段检查。因此，DMTU前阶段不会被调用，直到单个流结束。这就是这种集成如何帮助节省资源和处理时间。4. 测量时间延迟时间是衡量和比较网络系统效率和质量的基本单位。我们还选择了测量时间的行为，即时间延迟（特别是在网络系统中），以了解所提出的方法的质量和效率，这些方法具有趋势，即最先进的方法●●●I. Hussain和J. 巴希尔沙特国王大学学报7078图四、[续] DMTU后阶段工作流程图图五.多片段DMTU流程图。I. Hussain和J. 巴希尔沙特国王大学学报7079PMTUD算法通过与PMTUD算法的比较，我们测量了所提出的方法对时延的影响。对于这种时间延迟的分析，我们使用了（Hussain和Bashir，2020）的研究。本文分析了PMTUD算法在有限网络结构中传输单个1800字节数据包时对时延的影响。我们将采取相同的情况下，发送1800字节的数据包与我们提出的方法，即动态MTU算法相同的网络配置研究。在图6中设计了相同的网络环境，其示出了发送分组的源节点的大小为1800字节的逻辑总线网络与不同的MTU大小使用所提出的方法。请注意，同样的分析也可以应用于其他网络配置。我们想可变分组大小为d-p_d，其E2 ED取为d-p_Td，其几乎等于d_Td和p_Td的时延差。注意，dTdPpTd，因此项Td-pTd是正的，并且是s。<即d-pTdjdTd-pTdjs2<） d-pTds3<成功传输的总时间延迟dT取决于在节点的开销时间T0和E2ED即dTd.由于DMTU算法不像PMTUD算法那样由源节点进行分片，因此不包括分片时间。因此，DMTU算法中的总时间延迟为：在这里要清楚的是，我们已经采用了网络参数，例如丢包率、延迟、吞吐量等。从总时延Td2013年3月ð4Þ并将其导入Matlab仿真框架中，然后使用相同的框架来分析和比较我们的方案与其他最先进的方案，即路径MTU发现v6。因为，只有5个节点，那么方程。（4）变成：dT¼6dTd 3To 5使用来自Eq.（1）dT变为：dT¼6pTdd-pTd 3To4.1. DMTU对总时延的影响如前所述，我们将发送一个大小为1800字节的数据包。数据包将通过第一个节点N1，然后dT¼6pTd6d-pTd3To在哪里;jd-pTdjsð6Þ移动到第二个节点（即N2）。由于链路MTU小于传入数据包，因此N2运行DMTU算法，并通过节点N2的下一个接口将数据包发送到节点N3。节点由于数据包大小较大，N3也将运行DMTU算法然后将相同的分组发送到节点N3的下一个接口。同样，转发到其他节点。 因此，DMTU算法运行三次。如果我们假设节点需要To时间运行DMTU，因此对于三个节点，它将是3To时间。这个时间被添加到总传输时间中。在DMTU情况下，第一次传输是第一次成功传输，而不需要额外的分组分段，而在（Hussain和Bashir，2020）中的类似案例研究中，第四次传输是分组大小减少400字节的第一次成功传输。与PMTUD算法相比，这导致DMTUD算法中节点之间的端到端延迟（E2 ED）（dTd）增加了d-pTd的数量（Hussain和Bashir，2020年）。 因此，成功传输的E2ED为使用DMTUD算法，根据成功传输的E2ED 计 算：使用PMTUD算法（Hussain和Bashir，2020）的E2ED如下：dTdpTdd-pTd1方程中的第二项（1）即，对于在DMTU中发送的附加分组，d-pTd是节点之间的E2 ED，即，如果DMTU中的分组大小被取为d，并且PMTUD中的分组大小被取为p，则结果使用（Hussain和Bashir，2020）中完成的研究来分析PMTUD算法中的时间延迟，对于相同的网络配置，PMTUD中的相应时间延迟如下所示：pT6pTd6d-pTd 3To 7减去Eq。（7）从6我们得到：dT-pT1/46d-pTd-10pTd3To-10T0d3Tf8因为，1/26d-pTd -10pTd]01/2 d-pTdpTd]还有，½3To-10T0d3Tf]0：：½T0d因为，两个负值的结果将是一个负值，这意味着：dTw Tr16mmH定义6.如果证据在相同介质中，由源发送到目的地的数据包的数量与发送到目的地的数据包的数量之比由数据包传输速率（PDR）给出，如下所示：数据包接收数据包发送使得;2016年12月26日如果PDR接近于0，则它显示出较小的路由有效性.n.pT你好，我是T. pTpT快！如果PDR接近于1，则它显示更高的路由Ld¼证据d d d doP1ð17Þ协议的有效性。我们现在计算PMTUD和DMTU的PDR值，然后比较它们，看看哪一个具有更好的路由效率。让设x是源发送到目的地的数据包数量，中间节点为n，链路为n 1两DMTU和PMTUD。让我们把由于网络而丢弃的数据包延迟时间延迟是吞吐量的倒数，因此吞吐量增加，延迟减少. DMTU算法的延迟为：除了MTU之外的工作因素是）PDRP1/4x-100m²L22mmL K 1LKdT18在DMTU中，由于MTU或“数据包太大”的因素，数据包丢失d¼DTd¼P压缩机将被拯救。因此，l 1/40，而数据包由于其中K是比例常数。网络中的其他因素将与PMTUD相同，即，‘m’让我们取K的值1/4作为精度，由方程式（18），它给出：）PDRd¼ x-mx23ÞL.n. pTd d-pTdd。pTd d-pTd aTo！除以等式（22）（23）：19d¼PH中国人民民主共和国PPDRd¼x-10000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000X-M定义7.在PMTUD算法中，如果大小为“P”的分组由方程式（24）分子比分母小l，因此其比值小于1。PDRP由节点丢弃的分组是因此，我们将PMTUD算法的延迟LP定义为：I：ePDRd <1 ð25Þ0的情况。Xa！1） PDRd>PDRP26. pTdn1。pTdpT0dLP¼B@Pni1/1你好TfCCAð20ÞH6. 图形分析和比较结果为了了解建议的有效性和稳健性，定理4. DMTU算法相对于PMTUD算法具有更低的延迟。证据 除Eq。（20）有17，我们得到：LPp TLd¼dT从定理2和1，我们有：DTpT方法，我们比较了我们的计划与一个国家的最先进的PMTUD计划。我们进行了图形分析，通过比较它与路径MTU发现以下大多数的IETF在Bradner（1991年）和Bradner和McQuaid（1999年）的基准测试方法来测量网络参数的基准测试，并尝试遵循基准测试惯例Bradner和McQuaid（1999年）的结果的图形表示来衡量所提出的方法的性能。这些基准方法是一种IETF的信息草案，并遵循它是一个开放的选择，）LPH>Ldð21Þ作者更好的实验和图形表示。 在本文中，遵循基准测试不是本文的主要动机和重点，只是试图适应IETF标准的完整性和清晰性。为了比较这两种算法，我们需要找出两种算法的总时延的一般方程定理5. DMTU算法具有更高的路由效率与PMTUD算法相比，即在一些固定的预定义值和变化的分组丢弃百分比下表现ðRI. Hussain和J. 巴希尔沙特国王大学学报7082啪啪啪啪PPDD≈≈¼你...¼PPXI¼D为此，我们首先将总时间延迟的两个一般方程的项的值固定为平均值/最高值。的EQ。式（28）是形式为y<$ax<$b的线性方程，其中有1/4π pTdπ和截距b<$Td1<$ni]TdT0a Tf。由于值将是准确的。在（Hussain和Bashir，2020）中，作者显示了IPv6网络中路径MTU发现导致的时延的完整测量结果，我们使用了相同的计算方法，因此，我们取T f <$T o的值。两个Eqs。（27）（28）遵循线性方程的行为。因此，根据定义3，DMTU算法节省的总时间定义为：比较结果的格式。dp. DpΣ. . Dp-是的pp0分。Xa！！6.1. 实验案例T-T¼n— T d þ— T d--一种TdTd1/1[1/2]ð29Þ我们通过