Ethtool

ethtool - Konfigurations- und Diagnosewerkzeug für kabelgebundene Netzwerkkarten

Beschreibung

Umfangreiche Einstellmöglichkeiten

Je nach Netzwerk-Hardware und Treibermodul

• Nicht alle Konfigurationsmöglichkeiten können mit jedem Gerät umgesetzt werden

Netzwerkkarte optimal konfigurieren

• Performance

Grundlagen

In der Regel funktioniert eine Verbindung im Ethernet ohne weitere Konfiguration

• Um die verfügbare Bandbreite aber optimal auszunutzen, gilt es einige Grundregeln zu beachten
• Die Duplexeinstellungen müssen bei beiden Linkpartner gleich sein
• Also entweder beide Seiten eines Link auf Autonegotiation oder beide Seiten fest auf die selben Parameter einstellen
• Viele SOHO-Switche (Small Office, Home Office) bieten keine Einstellmöglichkeiten und arbeiten immer mit Autonegotiation
• Die Netzwerkkarten der angeschlossenen Clients müssen also auch auf Auto stehen
• Unter Linux leistet ethtool dabei gute Dienste

Aktuelle Netzwerkkarten erkennen automatisch die möglichen Einstellungen und verbinden sich zur Gegenstelle, wie einen Netzwerk-Router oder einem Netzwerk-Switch, mit der bestmöglichen Geschwindigkeit

• Die Konfiguration erfolgt über die sog. Autonegotiation-Funktion
• Dazu werden die Einstellungen über ein bestimmtes Verfahren automatisch zwischen den Endgeräten ausgehandelt. Ältere Ethernet-Karten (10Base-T) verwenden das Normal-Link-Pulse-Verfahren (NLP), Fast-Ethernet (10/100MBit/s) und schnellere Karten das Fast-Link-Pulse-Verfahren (FLP)
• Die Pulse werden in regelmäßigen Abständen von einigen Millisekunden gesendet

Durch beschädigte Kabel oder Anschlussstecker kann es trotz gelungener Verbindung dennoch zu Übertragungsfehlern kommen

• Eine Beschädigung oder ein Bruch des Netzwerkkabels muss nicht zwingend von außen sichtbar sein
• Ein Kabelbruch verhindert beispielsweise eine gleichzeitige Übertragung der Daten in beide Richtungen (Duplex)
• Quetschungen beeinflussen, je nach Qualität und Ausführung des Kabels, die sog. Durchgangsdämpfung stark und somit auch die Übertragung bzw. Signalqualität
• Die Synchronisation zwischen zwei Netzwerkgeräten kann scheitern oder es kommt vermehrt zu Übertragungsfehlern

Korrodierte Kontakte bei billigen Steckverbindern der Kabel oder der Netzwerkkarte sorgen ebenfalls für Verbindungsprobleme

• Ein Austausch der Stecker, Kabel oder Reinigung der Kontaktflächen schafft Abhilfe

Können durch Austausch der Kabel und einen Wechsel der verwendeten Anschlüsse am verwendeten Router oder Netzwerk-Switch Fehler ausgeschlossen werden, so ist ein Treiber- oder Konfigurationsproblem, sowie ein Defekt der Netzwerk-Karte natürlich ebenfalls möglich

ethtool bietet hier über Terminal ^[2] die Möglichkeit einer Fehlerdiagnose, sowie verschiedene Einstellungen der Netzwerkkarte anzupassen und zu testen

Installation

sudo apt install ethtool

Anwendung

Diagnose und Konfiguration

Die in den Beispielen verwendete Schnittstelle eth0 ist durch die Bezeichnung der tatsächlich verwendeten Netzwerkkarte zu ersetzen

• ethtool muss in den meisten Fällen mit Root-Rechten ^[3] gestartet werden, um Abfragen zu ermöglichen oder Einstellungen ändern zu können

Hinweis

Viele Karten akzeptieren Einstellungsänderungen oft nur in Kombination unter Angabe der Parameter für Autonegotiation und Übertragungsmodus

Geschwindigkeit auf 100 MBit/s festlegen

# ethtool -s eth0 speed 100 duplex full autoneg on

Hinweis

Möchte man bestimmte Einstellungen der Karte schon bei Systemstart festlegen, kann die benötigte Befehlszeile in das Startskript rc.local eingetragen werden

Datenübertragung und Fehlerabfrage

Neben der Standardabfrage mit ifconfig liefert ethtool eine detailliertere Auswertung und Anzeige bei eventuell auftretenden Übertragungsfehlern

Abfrage

# ethtool -S eth0

NIC statistics
  rx_packets: 3623
  tx_packets: 3787
  rx_bytes: 3295936
  tx_bytes: 587243
  rx_broadcast: 3
  tx_broadcast: 63
  rx_multicast: 23
  tx_multicast: 89
  rx_errors: 0
  tx_errors: 0
  tx_dropped: 0
  multicast: 23
  collisions: 0
  rx_length_errors: 0
  rx_over_errors: 0
  rx_crc_errors: 0
  rx_frame_errors: 0
  rx_no_buffer_count: 0
  rx_missed_errors: 0
  tx_aborted_errors: 0
  tx_carrier_errors: 0
  tx_fifo_errors: 0
  tx_heartbeat_errors: 0
  tx_window_errors: 0
  tx_abort_late_coll: 0
  tx_deferred_ok: 0
  tx_single_coll_ok: 0
  tx_multi_coll_ok: 0
  tx_timeout_count: 0
  tx_restart_queue: 0
  rx_long_length_errors: 0
  rx_short_length_errors: 0
  rx_align_errors: 0
  tx_tcp_seg_good: 0
  tx_tcp_seg_failed: 0
  rx_flow_control_xon: 0
  rx_flow_control_xoff: 0
  tx_flow_control_xon: 0
  tx_flow_control_xoff: 0
  rx_long_byte_count: 3295936
  rx_csum_offload_good: 3534
  rx_csum_offload_errors: 0
  rx_header_split: 0
  alloc_rx_buff_failed: 0
  tx_smbus: 0
  rx_smbus: 0
  dropped_smbus: 0
  rx_dma_failed: 0
  tx_dma_failed: 0

Konfiguration auslesen

# ethtool eth0
Settings for eth0
## ab hier werden Geräteinformationen angezeigt
	Supported ports: [ TP ]
	Supported link modes:  10baseT/Half 10baseT/Full
	            100baseT/Half 100baseT/Full
	Supports auto-negotiation: Yes
	Advertised link modes: 10baseT/Half 10baseT/Full
	            100baseT/Half 100baseT/Full
	Advertised pause frame use: No
	Advertised auto-negotiation: Yes

## ab hier werden Informationen der Gegenstelle (Switch/Router/PC) angezeigt
	Link partner advertised link modes: Not reported
	Link partner advertised pause frame use: No
	Link partner advertised auto-negotiation: No

## ab hier werden die momentanen Einstellungen der Karte angezeigt
	Speed: 100Mb/s
	Duplex: Full
	Port: Twisted Pair
	PHYAD: 1
	Transceiver: internal
	Auto-negotiation: on
	MDI-X: off
	Supports Wake-on: pumbag
	Wake-on: g
	Current message level: 0x00000001 (1)
	Link detected: yes

Die Ausgabe teilt sich in Angaben zu den möglichen Einstellungen und Informationen zur Gegenstelle im oberen und der momentanen Konfiguration der Karte im unteren Abschnitt der Ausgabe

Geschwindigkeit und Modus

Ändert die Übertragungsgeschwindigkeit in MBit/Sekunde und den Übertragungsmodus. Half bedeutet, dass Daten jeweils nur in eine Richtung übertragen werden. Full aktiviert gleichzeitiges Senden und Empfangen von Daten (Standard)

Report der Einstellungen

	Supported link modes:  10baseT/Half 10baseT/Full
	            100baseT/Half 100baseT/Full
[...]
	Speed: 100Mb/s
	Duplex: Full

Einstellung ändern

# ethtool -s eth0 speed [10|100|1000] duplex [half|full]

Autonegotiation

Report der Einstellungen

	Supports auto-negotiation: Yes
	Advertised link modes: 10baseT/Half 10baseT/Full
	            100baseT/Half 100baseT/Full
[...]
	Auto-negotiation: on

Einstellung ändern

# ethtool -s eth0 autoneg [on|off]

Autoerkennung manuell wiederholen

# ethtool -r eth0

Hinweis: Eine bestehende Verbindung kann dadurch unterbrochen werden!

Wake-On-Lan

Setzt mögliche WOL-Optionen

• Nicht alle Karten und Treiber unterstützen diese Funktion

Report der Einstellungen

	Supports Wake-on: pumbag
	Wake-on: g

Einstellung ändern

# ethtool -s eth0 wol [p|u|m|b|a|g|s|d]

Optionen
Parameter	Beschreibung
p	WOL bei Netzwerkaktivität
u	WOL bei unicast Daten - Datenpakete sind an ein bestimmtes Gerät adressiert
m	WOL bei multicast Daten - Datenpakete sind nicht an ein bestimmtes Gerät adressiert
b	WOL bei Broadcast Daten - Datenpakete werden von einem Punkt an alle Teilnehmer im Netzwerk gesendet
a	WOL gemäß ARP-Protokoll
g	WOL bei Magic Packet
s	aktiviert ein Kennwort für Magic-Packet
d	WOL abgeschaltet - alle vorangehenden Optionen werden gelöscht

Kennwort und Modus für WOL festlegen, sofern unterstützt

# ethtool -s eth0 wol s
# ethtool -s eth0 sopass xx:yy:zz:aa:bb:cc

Das Kennwort muss als sechs Byte große Zeichenkette im hex-Format (xx:yy:zz:aa:bb:cc) angegeben werden

Zusätzliche Informationen

Folgender Befehl liefert Informationen zum verwendeten Treibermodul, zur Firmware und PCI Bus-Nummer

Abfrage

ethtool -i eth0

Beispielausgabe

driver: e1000e
version: 1.0.2-k2
firmware-version: 1.1-2
bus-info: 0000:00:19.0

MDI-X

MDI-X (Medium Dependent Interface/ X = Crossover) bezeichnet ein Verfahren zur automatischen Anschlusserkennung und des verwendeten Kabeltyps

• So können bei einer Direktverbindung zweier Rechner normale Patchkabel oder gekreuzte Kabel (Crosslink-Kabel) verwendet werden
• Alle Gigabit Ethernet-Karten und einige Fast-Ethernet-Karten unterstützen diese Funktion
• Einstellungen können hierzu nicht geändert werden
• Wird diese Option bei Abfrage der Konfiguration nicht angezeigt, unterstützt die verwendete Karte diese Funktion sehr wahrscheinlich nicht
• Siehe dazu auch PC-Direktverbindung per Netzwerk-Kabel

Erweiterte Einstellungen

Adaptererkennung

Zur besseren Erkennung einzelner Karten und des zugehörigen Anschlusses kann man die Verbindungs-LED, sofern vorhanden, für eine vorgegebene Zeit blinken lassen

• Das ist beispielsweise in Serversystemen mit mehreren Netzwerkkarten hilfreich

# ethtool -p eth0 10

Hier blinkt die Anzeige für zehn Sekunden

Größe der Datenpakete

Abfrage

# ethtool -g eth0

Ring parameters for eth0
Pre-set maximums
RX:		4096
RX Mini:	0
RX Jumbo:	0
TX:		4096
Current hardware settings
RX:		256
RX Mini:	0
RX Jumbo:	0
TX:		256

Ändern entsprechender Parameter

# ethtool -G ethX [rx N] [rx-mini N] [rx-jumbo N] [tx N]

Hinweis: rx-jumbo / Jumboframes gibt es nur bei Gigabit Netzwerkkarten

Anschluss-Port umschalten

Sofern die Karte über verschiedenen Anschlüsse verfügt, lassen sich diese umschalten

• Standard ist TP (Twisted-Pair)

Report der Einstellung

	Supported ports: [ TP ]
[...]

Ändern entsprechender Werte

# ethtool -s eth0 port [tp|aui|bnc|mii]

Begrifferkärung

• Twisted_Pair - tp (Standard)
• Attachment Unit Interface - aui
• BNC-Steckverbindungen - bnc
• Media Independent Interface - mii

Transceiver umschalten

Transceiver = Kombination aus Sender und Empfänger

[...]
	Transceiver: internal

Ändern entsprechender Werte

# ethtool -s eth0 xcvr [internal|external]

Die Funktion ist normalerweise wirkungslos

Paketmanagement

Erweiterte Einstellungen zur Verarbeitung von Netzwerkpaketen und zur Leistungssteigerung wie TCP-segmentation-offload, UFO (udp fragmentation offload), GSO (generic segmentation offload), GRO (generic receive offload) LRO (large receive offload) Speicherdirektzugriff und Busmastering (sg / scatter-gather)

Abfrage

# ethtool -k eth0

Offload parameters for eth0
rx-checksumming: on
tx-checksumming: on
scatter-gather: on
tcp-segmentation-offload: off
udp-fragmentation-offload: off
generic-segmentation-offload: on
generic-receive-offload: off
large-receive-offload: off

Entsprechende Optionen können wie folgt geändert werden

# ethtool -K eth0 [rx on|off] [tx on|off] [sg on|off] [tso on|off] [ufo on|off] [gso on|off] [lro on|off]

Statusregister

Abfrage

# ethtool -d eth0 raw off

MAC Registers
-------------
0x00000: CTRL (Device control register) 0x18100240
   Endian mode (buffers):       little
   Link reset:            normal
   Set link up:            1
   Invert Loss-Of-Signal:       no
   Receive flow control:       enabled
   Transmit flow control:       enabled
   VLAN mode:             disabled
   Auto speed detect:         disabled
   Speed select:           1000Mb/s
   Force speed:            no
   Force duplex:           no
0x00008: STATUS (Device status register) 0x0008064B
   Duplex:              full
   Link up:              link config
   TBI mode:             disabled
   Link speed:            100Mb/s
   Bus type:             PCI
   Bus speed:             33MHz
   Bus width:             32-bit
0x00100: RCTL (Receive control register) 0x04008002
   Receiver:             enabled
   Store bad packets:         disabled
   Unicast promiscuous:        disabled
   Multicast promiscuous:       disabled
   Long packet:            disabled
   Descriptor minimum threshold size: 1/2
   Broadcast accept mode:       accept
   VLAN filter:            disabled
   Canonical form indicator:     disabled
   Discard pause frames:       filtered
   Pass MAC control frames:      don't pass
   Receive buffer size:        2048
0x02808: RDLEN (Receive desc length)   0x00001000
0x02810: RDH  (Receive desc head)    0x00000065
0x02818: RDT  (Receive desc tail)    0x00000063
0x02820: RDTR (Receive delay timer)   0x00000000
0x00400: TCTL (Transmit ctrl register)  0x3103F0FA
   Transmitter:            enabled
   Pad short packets:         enabled
   Software XOFF Transmission:    disabled
   Re-transmit on late collision:   enabled
0x03808: TDLEN (Transmit desc length)  0x00001000
0x03810: TDH  (Transmit desc head)   0x000000D8
0x03818: TDT  (Transmit desc tail)   0x000000D8
0x03820: TIDV (Transmit delay timer)  0x00000008
PHY type:                unknown

EEProm auslesen

Abfrage

# ethtool -e eth0 raw off

Offset		Values
------		------
0x0000		00 24 21 0e 8f 4a 00 08 ff ff 12 10 ff ff ff ff
0x0010		ff ff ff ff c3 10 2c 50 62 14 c0 10 86 80 00 00
0x0020		02 04 00 00 00 00 85 86 20 00 00 00 00 00 07 00
0x0030		84 06 40 2b 43 00 04 00 ad ba ad ba be 10 bf 10
0x0040		ad ba 4c 29 bd 10 ad ba 00 00 00 00 00 00 00 00
0x0050		00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
0x0060		00 01 00 40 32 12 07 40 ff ff ff ff ff ff ff ff
[...]

Im ersten Block befindet sich beispielsweise

• die MAC-Adresse der Karte

Ändern entsprechender Werte

ethtool -E eth0 [magic N] [offset N] [value N]

ethtool im Einsatz

Zur Anzeige der aktuellen Parameter wird ethtool mit dem entsprechenden Interface als Parameter aufgerufen. Hier die Ausgabe für das Interface eth0

~ $ ethtool eth0
Settings for eth0
    Supported ports: [ TP MII ]
    Supported link modes:  10baseT/Half 10baseT/Full
                100baseT/Half 100baseT/Full
    Supports auto-negotiation: Yes
    Advertised link modes: 10baseT/Half 10baseT/Full
                100baseT/Half 100baseT/Full
    Advertised auto-negotiation: Yes
    Speed: 10Mb/s
    Duplex: Half
    Port: MII
    PHYAD: 1
    Transceiver: internal
    Auto-negotiation: on
    Current message level: 0x000020c1 (8385)
    Link detected: no

Diese Netzwerkkarte unterstützt 10 und 100 MBit/s jeweils mit Halb- und Vollduplex. Die letzte Zeile der Ausgabe zeigt uns an, dass kein Link erkannt wurde. Zum Vergleich hier ein Aufruf von ethtool bei aktiver Verbindung zu einem Switch der Autonegotiation unterstützt

~ $ ethtool eth0
Settings for eth0
    Supported ports: [ TP MII ]
    Supported link modes:  10baseT/Half 10baseT/Full
                100baseT/Half 100baseT/Full
    Supports auto-negotiation: Yes
    Advertised link modes: 10baseT/Half 10baseT/Full
                100baseT/Half 100baseT/Full
    Advertised auto-negotiation: Yes
    Speed: 100Mb/s
    Duplex: Full
    Port: MII
    PHYAD: 1
    Transceiver: internal
    Auto-negotiation: on
    Current message level: 0x000020c1 (8385)
    Link detected: yes

Mit ethtool ist es auch möglich, Einstellungen der Netzwerkkarte zu verändern. Das folgende Kommando stellt das Interface eth0 auf 10 MBit/s und Halbduplex ein

~ $ ethtool -s eth0 speed 10 duplex half
[mirko]

Für Speed sind die Parameter 10, 100 und 1000 erlaubt. Der Duplexmode kann auf "half" oder "full" eingestellt werden. Autonegotiation wird mit dem Paramter "autoneg on" angeschaltet und mit "autoneg off" abgeschaltet

~ $ ethtool -s eth0 autoneg on
[mirko]

Neuere Netzwerkkarten haben mitunter die Möglichkeit, eine LED manuell blinkne zu lassen. Das ist zum Identifizieren einer Karte in komplexen Umgebungen sehr hilfreich. Ethtool startet man dazu mit dem Parameter "-p"

~ $ ethtool -p eth1
[mirko]

Für Netzwerkinterfaces die WakeOnLAN (WOL) beherrschen, bietet ethtool auch einige Möglichkeiten der Konfiguration. Der Benutzer kann festlegen welche Art von Frame ein Aufwachen auslösen soll und ein Kennwort für Wake On LAN festlegen

wol p|u|m|b|a|g|s|d [...]
    Set Wake-on-LAN options. Not all devices support this.  The
    argument to this option is a string of characters specifying
    which options to enable
    p Wake on phy activity
    u Wake on unicast messages
    m Wake on multicast messages
    b Wake on broadcast messages
    a Wake on ARP
    g Wake on MagicPacket(tm)
    s Enable SecureOn(tm) password for MagicPacket(tm)
    d Disable (wake on nothing). This option clears all previous
     options

sopass xx:yy:zz:aa:bb:cc
   Set the SecureOn(tm) password. The argument to this option must
   be 6 bytes in ethernet MAC hex format (xx:yy:zz:aa:bb:cc)

Leider arbeiten nicht alle Treiber mit ethtool zusammen

Weiterführende Informationen finden Sie unter folgenden Link

• Details zum Duplex Mismatch [lokal]
• Netzwerkdiagnose mit mii-diag [lokal]
• Manpage von ethtool [lokal]
• gkernel auf sourceforge [extern]

Anhang

Siehe auch

• Ethtool/Manpage
• Ethtool/TMP

Dokumentation

Man-Page

Info-Page