Maximum Transmission Unit: Unterschied zwischen den Versionen
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'''Maximum Transmission Unit''' (MTU) - Maximale Datagramm-Größe (OSI-Schicht 3), das ohne Zerlegung in einen Frame auf OSI-Schicht 2 passt | '''Maximum Transmission Unit''' (MTU) - Maximale [[Datagramm]]-Größe ([[OSI-Schicht 3]]), das ohne Zerlegung in einen Frame auf OSI-Schicht 2 passt | ||
== Beschreibung == | == Beschreibung == | ||
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| [[Asynchronous Transfer Mode|ATM]] || 4500, s. u | | [[Asynchronous Transfer Mode|ATM]] || 4500, s. u | ||
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; Maximale Paketgröße eines Protokolls der Vermittlungsschicht | ; Maximale Paketgröße eines Protokolls der Vermittlungsschicht | ||
* Schicht 3 des OSI-Modells | * Schicht 3 des OSI-Modells | ||
* gemessen in Oktetten | * gemessen in Oktetten | ||
* welche ohne Fragmentierung in den Rahmen (engl. "Frames") eines Netzes der Sicherungsschicht (Schicht 2) übertragen werden kann | * welche ohne Fragmentierung in den Rahmen (engl. "Frames") eines Netzes der Sicherungsschicht (Schicht 2) übertragen werden kann | ||
* Diese Paketgröße passt also in die Nutzlast (Payload) des Protokolls der Sicherungsschicht | * Diese Paketgröße passt also in die Nutzlast (Payload) des Protokolls der Sicherungsschicht | ||
* Die maximale Größe der Nutzlast der Sicherungsschicht wird auch oft als MTU der Sicherungsschicht (engl. 'link MTU') bezeichnet | * Die maximale Größe der Nutzlast der Sicherungsschicht wird auch oft als MTU der Sicherungsschicht (engl. 'link MTU') bezeichnet | ||
Die maximale Größe eines Rahmens der Sicherungsschicht lässt sich so berechnen: | ; Die maximale Größe eines Rahmens der Sicherungsschicht lässt sich so berechnen | ||
Maximale Rahmengröße = Größte MTU aller benutzten Protokolle der Vermittlungsschicht + Größe der | |||
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| style="vertical-align:top" | ''Maximale Rahmengröße ='' || ''Größte MTU aller benutzten Protokolle der Vermittlungsschicht + Größe der Sicherungsschichtheader'' | |||
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; Hardware und Technik | ; Hardware und Technik | ||
* Die MTU wird durch Einstellungen im Rahmen der Möglichkeiten der verwendeten Hardware und Technik bestimmt | * Die MTU wird durch Einstellungen im Rahmen der Möglichkeiten der verwendeten Hardware und Technik bestimmt | ||
* Sie kann auf derselben Schnittstelle unterschiedliche Werte für unterschiedliche Protokolle der Vermittlungsschicht (z. B. IPv4 oder IPv6) annehmen | * Sie kann auf derselben Schnittstelle unterschiedliche Werte für unterschiedliche Protokolle der Vermittlungsschicht (z. B. IPv4 oder IPv6) annehmen | ||
* Alle an einem Schicht-2-Netz beteiligten Schnittstellen, welche Protokolle höherer Schichten verarbeiten, müssen auf denselben Wert für die jeweiligen Schicht-3-Protokolle eingestellt werden | * Alle an einem Schicht-2-Netz beteiligten Schnittstellen, welche Protokolle höherer Schichten verarbeiten, müssen auf denselben Wert für die jeweiligen Schicht-3-Protokolle eingestellt werden | ||
=== Terminologie === | |||
* Im OSI-Modell spricht man auf der Vermittlungsschicht von einem Paket (engl. 'packet'), während man auf der Sicherungsschicht von einem Rahmen (engl. 'frame') spricht | * Im OSI-Modell spricht man auf der Vermittlungsschicht von einem Paket (engl. 'packet'), während man auf der Sicherungsschicht von einem Rahmen (engl. 'frame') spricht | ||
* Die Terminologie, welche das OSI-Modell für die Einheiten auf den verschiedenen OSI-Modellschichten verwendet, hat zu einiger Verwirrung um den Begriff der MTU geführt | * Die Terminologie, welche das OSI-Modell für die Einheiten auf den verschiedenen OSI-Modellschichten verwendet, hat zu einiger Verwirrung um den Begriff der MTU geführt | ||
==== Abweichende Verwendung ==== | |||
Abweichende Verwendung des Begriffs | |||
; Cisco und Juniper | |||
Verwenden den Begriff MTU in ihrer Konfigurationssyntax als maximale Rahmen- bzw. Paketgröße der zu konfigurierenden Netzwerkschicht | |||
; Folgende Einstellungen entsprechen einander | |||
* Bei beiden Herstellern bedeutet das erste Auftauchen des Begriffes die maximale Ethernet Rahmengröße und nicht die maximale Größe der Nutzlast (Maximum Segment Size) | |||
* diese muss folglich einige Byte größer gewählt werden als die dann folgenden Einstellungen für die verschiedenen Schicht-3 Protokolle | |||
; Paket- und Rahmengröße | ; Paket- und Rahmengröße | ||
* Unter der „packet size“ (Paketgröße) wird fälschlicherweise teils die „frame size“ (Rahmengröße) verstanden, jedoch stellt die obige Definition (siehe RFC 1122 und RFC 791) dies eindeutig klar | * Unter der „packet size“ (Paketgröße) wird fälschlicherweise teils die „frame size“ (Rahmengröße) verstanden, jedoch stellt die obige Definition (siehe RFC 1122 und RFC 791) dies eindeutig klar | ||
* Ein Spezialfall liegt vor, wenn ein Schicht-2-Protokoll über ein anderes Schicht-2-Protokoll getunnelt wird, denn dann nennt man auch die Nutzlast selbst "Rahmen" (engl. 'frame') | * Ein Spezialfall liegt vor, wenn ein Schicht-2-Protokoll über ein anderes Schicht-2-Protokoll getunnelt wird, denn dann nennt man auch die Nutzlast selbst "Rahmen" (engl. 'frame') | ||
=== Path MTU (PMTU) === | === Path MTU (PMTU) === | ||
; Maximale Paketgröße, die entlang der gesamten Wegstrecke übertragen werden kann, ohne einer Fragmentierung zu unterliegen | ; Maximale Paketgröße, die entlang der gesamten Wegstrecke übertragen werden kann, ohne einer Fragmentierung zu unterliegen | ||
* Sie ist die kleinsten MTU aller Schicht-2-Teilstücke im Pfad | * Sie ist die kleinsten MTU aller Schicht-2-Teilstücke im Pfad | ||
* Die PMTU kann automatisch durch PMTU Discovery (PMTUD) ermittelt werden | * Die PMTU kann automatisch durch PMTU Discovery (PMTUD) ermittelt werden | ||
; Beispiel Brief | ; Beispiel Brief | ||
* Das Konzept der MTU auf die Post adaptiert ist verständlicher | * Das Konzept der MTU auf die Post adaptiert ist verständlicher | ||
* Eine MTU 50 g heißt, dass man max. 50 g Inhalt (entspricht der Packet Size) in den Brief einpacken kann | * Eine MTU 50 g heißt, dass man max. 50 g Inhalt (entspricht der Packet Size) in den Brief einpacken kann | ||
* Der Brief insgesamt kann selbst aber schwerer als 50 g sein, da im Normalfall noch ein Briefumschlag z.B. 4 g und eine Briefmarke 0,3 g hinzukommt | * Der Brief insgesamt kann selbst aber schwerer als 50 g sein, da im Normalfall noch ein Briefumschlag z.B. 4 g und eine Briefmarke 0,3 g hinzukommt | ||
* Bezahlt und verschickt wird der ganze Brief von 54,3 g Masse entsprechend der Frame Size. | * Bezahlt und verschickt wird der ganze Brief von 54,3 g Masse entsprechend der Frame Size | ||
== Beispiel Ethernet == | |||
; Ein Ethernet Frame besteht aus zwei Teilen: dem ''„Header“'', in dem Quell- und Zieladressen und andere wichtige Parameter für den Versand kodiert sind, und der Nutzlast, deren Größe durch die MTU bestimmt ist | |||
; In diesem Versuch ist die Größe der MTU mit 1500 Byte vorgegeben | |||
* Mit Hilfe des [[Ping (Datenübertragung)|ping]]-Programmes wird ein ''„Frame“'' erzeugt, der dann im Netzwerk über das Ethernet-Protokoll versendet wird | |||
* Die Verwendung des Begriffes Nutzlast ist hier mehrdeutig, da im OSI-Modell die verschiedenen Protokolle ineinander eingepackt ([[Datenkapselung (Netzwerktechnik)|gekapselt]]) werden | |||
* Der im Versuch verwendete [[Linux]]-Befehl <span style="font-family:monospace;">ping -s 1472 10.0.0.1</span> ([[Windows]]-Befehl <span style="font-family:monospace;">ping -l 1472 10.0.0.1</span>) sendet dann ein [[Internet Control Message Protocol|ICMP]]-Paket mit der Nutzlast von 1472 Bytes an die [[IP-Adresse]] 10.0.0.1 | |||
# ping -f -s 1472 10.0.0.1 | |||
1472 bytes Nutzlast des ICMP-Protokolles (Vermittlungsschicht) | |||
+ 8 bytes ICMP-Header (Vermittlungsschicht) | |||
+ 20 bytes IPv4-Header (Vermittlungsschicht) | |||
------------- | |||
= 1500 bytes (Nutzlast von Ethernet) | |||
+ 14 bytes (Header der Sicherungsschicht) | |||
+ 4 bytes (Frame Check Sequence) | |||
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= 1518 bytes (kompletter Ethernet Frame) | |||
; Mit einem Sniffer wie z. B. [[Wireshark]] wird als Ethernet Header nur die Größe von 14 Byte angezeigt | |||
* Hierzu kommt noch die 4 Byte große [[Frame Check Sequence]] am Ende des Frames | |||
* Falls [[Virtual Local Area Network|VLANs]] verwendet werden, besteht der Header der Sicherungsschicht aus 18 Byte und der gesamte Ethernet Frame kann eine Größe von bis zu 1522 Byte annehmen | |||
* Würde IPv6 verwendet, änderte sich obige Berechnung dahingehend, dass der IPv6-Header der Vermittlungsschicht 40 statt 20 Byte beträgt und damit statt 1472 Byte ICMP-Nutzlast nur 1452 Byte möglich wären | |||
; Zum Prüfen der MTU eines Pfades ist es hilfreich, dem ping-Programm vorzugeben, das ''„don’t fragment (DF) bit“'' für die Testpakete im IPv4-Header zu setzen (für Linux z. B. <span style="font-family:monospace;">ping -M do -s 1472 10.0.0.1</span>, für Windows: <span style="font-family:monospace;">ping -l 1472 -f 10.0.0.1</span> ), denn dann erhält man eine Nachricht, falls die MTU überschritten wird | |||
* Leicht sichtbar machen lässt sich die ''Path MTU'' mit dem Programm ''tracepath'' für IPv4 bzw. ''tracepath6'' für IPv6 | |||
=== Beispiel Ethernet === | === Beispiel Ethernet === | ||
; Ethernetrahmen bestehen aus zwei Teilen | ; Ethernetrahmen bestehen aus zwei Teilen | ||
* dem „Header“, in dem Quell- und Zieladressen und andere wichtige Parameter für den Versand kodiert sind, und der Nutzlast, deren Größe durch die MTU bestimmt ist | * dem „Header“, in dem Quell- und Zieladressen und andere wichtige Parameter für den Versand kodiert sind, und der Nutzlast, deren Größe durch die MTU bestimmt ist | ||
* In diesem Versuch ist die Größe der MTU mit 1500 Byte vorgegeben | * In diesem Versuch ist die Größe der MTU mit 1500 Byte vorgegeben | ||
* Mit Hilfe des ping-Programmes wird ein „Frame“ erzeugt, der dann im Netzwerk über das Ethernet-Protokoll versendet wird | * Mit Hilfe des ping-Programmes wird ein „Frame“ erzeugt, der dann im Netzwerk über das Ethernet-Protokoll versendet wird | ||
* Die Verwendung des Begriffes Nutzlast ist hier mehrdeutig, da im OSI-Modell die verschiedenen Protokolle ineinander eingepackt (gekapselt) werden | * Die Verwendung des Begriffes Nutzlast ist hier mehrdeutig, da im OSI-Modell die verschiedenen Protokolle ineinander eingepackt (gekapselt) werden | ||
ping -s 1472 10.0.0.1 (Windows-Befehl ping -l 1472 10.0.0.1) | ping -s 1472 10.0.0.1 (Windows-Befehl ping -l 1472 10.0.0.1) | ||
* sendet ein ICMP-Paket mit der Nutzlast von 1472 Bytes an die IP-Adresse 10.0.0.1 | * sendet ein ICMP-Paket mit der Nutzlast von 1472 Bytes an die IP-Adresse 10.0.0.1 | ||
ping -f -l 1472 10.0.0.1 | ping -f -l 1472 10.0.0.1 | ||
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; Mit einem Sniffer (wie [[Wireshark]]) | ; Mit einem Sniffer (wie [[Wireshark]]) | ||
* wird als Ethernet Header nur die Größe von 14 Byte angezeigt | * wird als Ethernet Header nur die Größe von 14 Byte angezeigt | ||
* Hierzu kommt noch die 4 Byte große Frame Check Sequence am Ende des Frames | * Hierzu kommt noch die 4 Byte große Frame Check Sequence am Ende des Frames | ||
; Falls VLANs verwendet werden | ; Falls VLANs verwendet werden | ||
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; Würde IPv6 verwendet | ; Würde IPv6 verwendet | ||
* änderte sich obige Berechnung dahingehend, dass der IPv6-Header der Vermittlungsschicht 40 statt 20 Byte beträgt und damit statt 1472 Byte ICMP-Nutzlast nur 1452 Byte möglich wären | * änderte sich obige Berechnung dahingehend, dass der IPv6-Header der Vermittlungsschicht 40 statt 20 Byte beträgt und damit statt 1472 Byte ICMP-Nutzlast nur 1452 Byte möglich wären | ||
* Oft ist es hilfreich dem ping-Programm vorzugeben das „don’t fragment (DF) bit“ für die Testpakete im IPv4-Header zu setzen | * Oft ist es hilfreich dem ping-Programm vorzugeben das „don’t fragment (DF) bit“ für die Testpakete im IPv4-Header zu setzen | ||
für Linux z. B | für Linux z. B ping -M do -s 1472 10.0.0.1 | ||
für Windows | für Windows | ||
ping -l 1472 -f 10.0.0.1 | ping -l 1472 -f 10.0.0.1 | ||
* denn dann erhält man eine Nachricht, falls die MTU überschritten wird | * denn dann erhält man eine Nachricht, falls die MTU überschritten wird | ||
* Leicht sichtbar machen lässt sich die Path MTU mit dem Programm tracepath für IPv4 bzw. tracepath6 für IPv6 | * Leicht sichtbar machen lässt sich die Path MTU mit dem Programm tracepath für IPv4 bzw. tracepath6 für IPv6 | ||
=== Jumbo Frames für Gigabit Ethernet === | === Jumbo Frames für Gigabit Ethernet === | ||
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; Positiv | ; Positiv | ||
* wiegt, dass der Protokoll-Overhead bei der Verwendung von Jumbo Frames reduziert werden kann und Router weniger Pakete behandeln müssen | * wiegt, dass der Protokoll-Overhead bei der Verwendung von Jumbo Frames reduziert werden kann und Router weniger Pakete behandeln müssen | ||
; Allerdings | ; Allerdings | ||
* ist die Terminologie bzgl. MTU derart uneinheitlich unter den Herstellern, dass es in der Praxis schwierig ist, von den Standardeinstellungen abzuweichen | * ist die Terminologie bzgl. MTU derart uneinheitlich unter den Herstellern, dass es in der Praxis schwierig ist, von den Standardeinstellungen abzuweichen | ||
; Jumbo Frames sind nicht im IEEE-802.3-Standard spezifiziert | ; Jumbo Frames sind nicht im IEEE-802.3-Standard spezifiziert | ||
* trotzdem unterstützen die meisten Hersteller von Gigabit Ethernet Switches und Routern MTUs bis 9000 Oktette | * trotzdem unterstützen die meisten Hersteller von Gigabit Ethernet Switches und Routern MTUs bis 9000 Oktette | ||
; Quasistandard eine Path MTU um ca. 1500 Byte | ; Quasistandard eine Path MTU um ca. 1500 Byte | ||
* So hat sich als Quasistandard eine Path MTU um ca. 1500 Byte im Internet eingebürgert, die durch das weit verbreitete Fast Ethernet sowieso meist nicht überschritten werden kann | * So hat sich als Quasistandard eine Path MTU um ca. 1500 Byte im Internet eingebürgert, die durch das weit verbreitete Fast Ethernet sowieso meist nicht überschritten werden kann | ||
; Tunnelprotokolle | ; Tunnelprotokolle | ||
* Mit dem Aufkommen von Internetzugängen, die auf Tunnelprotokollen basieren, zum Beispiel beim Verbindungsaufbau über das PPPoE-Protokoll hat die MTU an Bedeutung gewonnen | * Mit dem Aufkommen von Internetzugängen, die auf Tunnelprotokollen basieren, zum Beispiel beim Verbindungsaufbau über das PPPoE-Protokoll hat die MTU an Bedeutung gewonnen | ||
* Obwohl die PMTUD in diesem Fall dafür sorgen soll, dass die Kommunikation trotz der durch den Tunnel abgesenkten MTU möglich ist, gibt es immer wieder fehlkonfigurierte Firewalls, die durch Verwerfen von ICMP-Steuerpaketen die PMTUD stören | * Obwohl die PMTUD in diesem Fall dafür sorgen soll, dass die Kommunikation trotz der durch den Tunnel abgesenkten MTU möglich ist, gibt es immer wieder fehlkonfigurierte Firewalls, die durch Verwerfen von ICMP-Steuerpaketen die PMTUD stören | ||
* Auch große Websites sind oft von diesem Konfigurationsfehler betroffen, sodass die Nutzer von getunnelten Zugängen die MTU ihrer Geräte verkleinern müssen, um auch mit diesen Sites kommunizieren zu können | * Auch große Websites sind oft von diesem Konfigurationsfehler betroffen, sodass die Nutzer von getunnelten Zugängen die MTU ihrer Geräte verkleinern müssen, um auch mit diesen Sites kommunizieren zu können | ||
=== Optimale MTU === | === Optimale MTU === | ||
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; Komplexe Optimierung | ; Komplexe Optimierung | ||
* so viel kleiner als o. g. Maximum, dass der Verschnitt der Transportzellen der unter der DSL-Schicht liegenden ATM-Transportschicht möglichst klein wird | * so viel kleiner als o. g. Maximum, dass der Verschnitt der Transportzellen der unter der DSL-Schicht liegenden ATM-Transportschicht möglichst klein wird | ||
; Oder: Einfach probieren | ; Oder: Einfach probieren | ||
* Die MTU bei ATM (4500) ist nicht zu verwechseln mit der Zellengröße (53 Bytes, 48 davon Nutzlast) | * Die MTU bei ATM (4500) ist nicht zu verwechseln mit der Zellengröße (53 Bytes, 48 davon Nutzlast) | ||
* Bei der Übertragung über einen ATM-Link werden IP-Pakete in Stücke zu je 48 Bytes zerlegt und für die Übertragung auf mehrere ATM-Zellen verteilt | * Bei der Übertragung über einen ATM-Link werden IP-Pakete in Stücke zu je 48 Bytes zerlegt und für die Übertragung auf mehrere ATM-Zellen verteilt | ||
* Der Router am anderen Ende des ATM-Links sammelt diese Zellen und setzt das ursprüngliche IP-Paket wieder zusammen | * Der Router am anderen Ende des ATM-Links sammelt diese Zellen und setzt das ursprüngliche IP-Paket wieder zusammen | ||
* Im Gegensatz dazu wird bei der IP-Fragmentierung das Paket nicht vom Router reassembliert, sondern erst von dem Host, für den das Paket bestimmt war | * Im Gegensatz dazu wird bei der IP-Fragmentierung das Paket nicht vom Router reassembliert, sondern erst von dem Host, für den das Paket bestimmt war | ||
* Probleme, die durch einen falschen MTU-Wert auftreten können, sind Webseiten, die gar nicht oder nur teilweise angezeigt werden | * Probleme, die durch einen falschen MTU-Wert auftreten können, sind Webseiten, die gar nicht oder nur teilweise angezeigt werden | ||
=== Paketgrößen === | === Paketgrößen === | ||
; MTU und PMTU | ; MTU und PMTU | ||
* Die Maximum Transmission Unit (MTU) darf in einem IPv6-Netzwerk 1280 Byte nicht unterschreiten | * Die Maximum Transmission Unit (MTU) darf in einem IPv6-Netzwerk 1280 Byte nicht unterschreiten | ||
* Somit unterschreitet auch die Path MTU (PMTU) diesen Wert nicht und es können Pakete bis zu dieser Größe garantiert ohne Fragmentierung übertragen werden | * Somit unterschreitet auch die Path MTU (PMTU) diesen Wert nicht und es können Pakete bis zu dieser Größe garantiert ohne Fragmentierung übertragen werden | ||
* Minimale IPv6-Implementierungen verlassen sich auf diesen Fall | * Minimale IPv6-Implementierungen verlassen sich auf diesen Fall | ||
* Ein IPv6-fähiger Rechner muss in der Lage sein, aus Fragmenten wieder zusammengesetzte Pakete mit einer Größe von mindestens 1500 Byte zu empfangen | * Ein IPv6-fähiger Rechner muss in der Lage sein, aus Fragmenten wieder zusammengesetzte Pakete mit einer Größe von mindestens 1500 Byte zu empfangen | ||
* Für IPv4 beträgt dieser Wert nur 576 Byte | * Für IPv4 beträgt dieser Wert nur 576 Byte | ||
* Im anderen Extrem darf ein IPv6-Paket auch fragmentiert laut Payload-Length-Feld im IPv6-Header die Größe von 65.575 Byte einschließlich Kopfdaten nicht überschreiten, da dieses Feld 16 Bit lang ist (216 − 1 Byte zzgl. 40 Byte Kopfdaten) | * Im anderen Extrem darf ein IPv6-Paket auch fragmentiert laut Payload-Length-Feld im IPv6-Header die Größe von 65.575 Byte einschließlich Kopfdaten nicht überschreiten, da dieses Feld 16 Bit lang ist (216 − 1 Byte zzgl. 40 Byte Kopfdaten) | ||
; Jumbograms | ; Jumbograms | ||
* RFC 2675 stellt aber über eine Option des Hop-by-Hop Extension Headers die Möglichkeit zur Verfügung, Pakete mit Größen bis zu 4.294.967.335 Byte, sogenannte Jumbograms zu erzeugen | * RFC 2675 stellt aber über eine Option des Hop-by-Hop Extension Headers die Möglichkeit zur Verfügung, Pakete mit Größen bis zu 4.294.967.335 Byte, sogenannte Jumbograms zu erzeugen | ||
* Dies erfordert allerdings Anpassungen in Protokollen höherer Schichten, wie z. B. TCP oder UDP, da diese oft auch nur 16 Bit für Größenfelder definieren, außerdem muss bei jedem Paket, welches einen Jumbogram beinhaltet, im IPv6-Header die Payload-Length auf 0 gesetzt werden | * Dies erfordert allerdings Anpassungen in Protokollen höherer Schichten, wie z. B. TCP oder UDP, da diese oft auch nur 16 Bit für Größenfelder definieren, außerdem muss bei jedem Paket, welches einen Jumbogram beinhaltet, im IPv6-Header die Payload-Length auf 0 gesetzt werden | ||
<noinclude> | |||
=== | == Anhang == | ||
[[ | === Siehe auch === | ||
{{Special:PrefixIndex/{{BASEPAGENAME}}}} | |||
==== Links ==== | |||
===== RFC ===== | |||
{| class="wikitable sortable options" | |||
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! RFC !! Titel | |||
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| [https://www.rfc-editor.org/rfc/791 791] || INTERNET PROTOCOL | |||
|- | |||
| [https://www.rfc-editor.org/rfc/879 879] || The TCP Maximum Segment Size and Related Topics | |||
|- | |||
| [https://www.rfc-editor.org/rfc/1191 1191] || Path MTU Discovery | |||
|- | |||
| [https://www.rfc-editor.org/rfc/1981 1981] || Path MTU Discovery for IP version 6 | |||
|- | |||
| [https://www.rfc-editor.org/rfc/2923 2923] || TCP Problems with Path MTU Discovery | |||
|} | |||
=== | ===== Weblinks ===== | ||
[[ | # https://de.wikipedia.org/wiki/Maximum_Transmission_Unit | ||
# [http://www.dslreports.com/drtcp Dr. TCP], eine Software zum Einstellen der MTU unter Windows, ursprünglich für DSL-Nutzer geschrieben | |||
# [http://www.trullowitsch.de/index.php?id=tools MTU], eine weitere Software (Freeware) zum Einstellen der MTU unter Windows | |||
# [http://www.firewall.cx/tcp-analysis-section-6.php Analysing TCP Header Options – Section 6] – Ausführliche Erklärung der MTU und MSS | |||
[[Kategorie:OSI/2 Data Link]] | |||
<noinclude> | <noinclude> | ||
Aktuelle Version vom 9. Januar 2024, 09:54 Uhr
Maximum Transmission Unit (MTU) - Maximale Datagramm-Größe (OSI-Schicht 3), das ohne Zerlegung in einen Frame auf OSI-Schicht 2 passt
Beschreibung
| Medium | MTU in Bytes |
|---|---|
| Hyperchannel | 65535 |
| Token Ring(4)(802.5) | 4464 |
| Token Ring(16) | 17914 |
| FDDI | 4352 |
| Ethernet | 1500 |
| Gigabit Ethernet mit Jumboframes |
9000 |
| PPPoE (z. B. DSL) | ≤ 1492 |
| SLIP/PPP (low delay) | 296 |
| X.25 | 576 |
| FibreChannel | theoretisch unbegrenzt |
| ISDN | 576 |
| DQDB | |
| HIPPI | |
| ATM | 4500, s. u |
| ARCNET | |
| 802.11 | 2312 (WiFi) |
- Maximale Paketgröße eines Protokolls der Vermittlungsschicht
- Schicht 3 des OSI-Modells
- gemessen in Oktetten
- welche ohne Fragmentierung in den Rahmen (engl. "Frames") eines Netzes der Sicherungsschicht (Schicht 2) übertragen werden kann
- Diese Paketgröße passt also in die Nutzlast (Payload) des Protokolls der Sicherungsschicht
- Die maximale Größe der Nutzlast der Sicherungsschicht wird auch oft als MTU der Sicherungsschicht (engl. 'link MTU') bezeichnet
- Die maximale Größe eines Rahmens der Sicherungsschicht lässt sich so berechnen
| Maximale Rahmengröße = | Größte MTU aller benutzten Protokolle der Vermittlungsschicht + Größe der Sicherungsschichtheader |
- Hardware und Technik
- Die MTU wird durch Einstellungen im Rahmen der Möglichkeiten der verwendeten Hardware und Technik bestimmt
- Sie kann auf derselben Schnittstelle unterschiedliche Werte für unterschiedliche Protokolle der Vermittlungsschicht (z. B. IPv4 oder IPv6) annehmen
- Alle an einem Schicht-2-Netz beteiligten Schnittstellen, welche Protokolle höherer Schichten verarbeiten, müssen auf denselben Wert für die jeweiligen Schicht-3-Protokolle eingestellt werden
Terminologie
- Im OSI-Modell spricht man auf der Vermittlungsschicht von einem Paket (engl. 'packet'), während man auf der Sicherungsschicht von einem Rahmen (engl. 'frame') spricht
- Die Terminologie, welche das OSI-Modell für die Einheiten auf den verschiedenen OSI-Modellschichten verwendet, hat zu einiger Verwirrung um den Begriff der MTU geführt
Abweichende Verwendung
Abweichende Verwendung des Begriffs
- Cisco und Juniper
Verwenden den Begriff MTU in ihrer Konfigurationssyntax als maximale Rahmen- bzw. Paketgröße der zu konfigurierenden Netzwerkschicht
- Folgende Einstellungen entsprechen einander
- Bei beiden Herstellern bedeutet das erste Auftauchen des Begriffes die maximale Ethernet Rahmengröße und nicht die maximale Größe der Nutzlast (Maximum Segment Size)
- diese muss folglich einige Byte größer gewählt werden als die dann folgenden Einstellungen für die verschiedenen Schicht-3 Protokolle
- Paket- und Rahmengröße
- Unter der „packet size“ (Paketgröße) wird fälschlicherweise teils die „frame size“ (Rahmengröße) verstanden, jedoch stellt die obige Definition (siehe RFC 1122 und RFC 791) dies eindeutig klar
- Ein Spezialfall liegt vor, wenn ein Schicht-2-Protokoll über ein anderes Schicht-2-Protokoll getunnelt wird, denn dann nennt man auch die Nutzlast selbst "Rahmen" (engl. 'frame')
Path MTU (PMTU)
- Maximale Paketgröße, die entlang der gesamten Wegstrecke übertragen werden kann, ohne einer Fragmentierung zu unterliegen
- Sie ist die kleinsten MTU aller Schicht-2-Teilstücke im Pfad
- Die PMTU kann automatisch durch PMTU Discovery (PMTUD) ermittelt werden
- Beispiel Brief
- Das Konzept der MTU auf die Post adaptiert ist verständlicher
- Eine MTU 50 g heißt, dass man max. 50 g Inhalt (entspricht der Packet Size) in den Brief einpacken kann
- Der Brief insgesamt kann selbst aber schwerer als 50 g sein, da im Normalfall noch ein Briefumschlag z.B. 4 g und eine Briefmarke 0,3 g hinzukommt
- Bezahlt und verschickt wird der ganze Brief von 54,3 g Masse entsprechend der Frame Size
Beispiel Ethernet
- Ein Ethernet Frame besteht aus zwei Teilen
- dem „Header“, in dem Quell- und Zieladressen und andere wichtige Parameter für den Versand kodiert sind, und der Nutzlast, deren Größe durch die MTU bestimmt ist
- In diesem Versuch ist die Größe der MTU mit 1500 Byte vorgegeben
- Mit Hilfe des ping-Programmes wird ein „Frame“ erzeugt, der dann im Netzwerk über das Ethernet-Protokoll versendet wird
- Die Verwendung des Begriffes Nutzlast ist hier mehrdeutig, da im OSI-Modell die verschiedenen Protokolle ineinander eingepackt (gekapselt) werden
- Der im Versuch verwendete Linux-Befehl ping -s 1472 10.0.0.1 (Windows-Befehl ping -l 1472 10.0.0.1) sendet dann ein ICMP-Paket mit der Nutzlast von 1472 Bytes an die IP-Adresse 10.0.0.1
# ping -f -s 1472 10.0.0.1 1472 bytes Nutzlast des ICMP-Protokolles (Vermittlungsschicht) + 8 bytes ICMP-Header (Vermittlungsschicht) + 20 bytes IPv4-Header (Vermittlungsschicht) ------------- = 1500 bytes (Nutzlast von Ethernet) + 14 bytes (Header der Sicherungsschicht) + 4 bytes (Frame Check Sequence) ------------- = 1518 bytes (kompletter Ethernet Frame)
- Mit einem Sniffer wie z. B. Wireshark wird als Ethernet Header nur die Größe von 14 Byte angezeigt
- Hierzu kommt noch die 4 Byte große Frame Check Sequence am Ende des Frames
- Falls VLANs verwendet werden, besteht der Header der Sicherungsschicht aus 18 Byte und der gesamte Ethernet Frame kann eine Größe von bis zu 1522 Byte annehmen
- Würde IPv6 verwendet, änderte sich obige Berechnung dahingehend, dass der IPv6-Header der Vermittlungsschicht 40 statt 20 Byte beträgt und damit statt 1472 Byte ICMP-Nutzlast nur 1452 Byte möglich wären
- Zum Prüfen der MTU eines Pfades ist es hilfreich, dem ping-Programm vorzugeben, das „don’t fragment (DF) bit“ für die Testpakete im IPv4-Header zu setzen (für Linux z. B. ping -M do -s 1472 10.0.0.1, für Windows
- ping -l 1472 -f 10.0.0.1 ), denn dann erhält man eine Nachricht, falls die MTU überschritten wird
- Leicht sichtbar machen lässt sich die Path MTU mit dem Programm tracepath für IPv4 bzw. tracepath6 für IPv6
Beispiel Ethernet
- Ethernetrahmen bestehen aus zwei Teilen
- dem „Header“, in dem Quell- und Zieladressen und andere wichtige Parameter für den Versand kodiert sind, und der Nutzlast, deren Größe durch die MTU bestimmt ist
- In diesem Versuch ist die Größe der MTU mit 1500 Byte vorgegeben
- Mit Hilfe des ping-Programmes wird ein „Frame“ erzeugt, der dann im Netzwerk über das Ethernet-Protokoll versendet wird
- Die Verwendung des Begriffes Nutzlast ist hier mehrdeutig, da im OSI-Modell die verschiedenen Protokolle ineinander eingepackt (gekapselt) werden
ping -s 1472 10.0.0.1 (Windows-Befehl ping -l 1472 10.0.0.1)
- sendet ein ICMP-Paket mit der Nutzlast von 1472 Bytes an die IP-Adresse 10.0.0.1
ping -f -l 1472 10.0.0.1 1472 bytes Nutzlast des ICMP-Protokolles (Transportschicht) + 8 bytes ICMP-Header (Transportschicht) + 20 bytes IPv4-Header (der Vermittlungsschicht) ------------- = 1500 bytes (Nutzlast von Ethernet) + 14 bytes (Header der Sicherungsschicht) + 4 bytes (Frame Check Sequence) ------------- = 1518 bytes (kompletter Ethernetrahmen)
- Mit einem Sniffer (wie Wireshark)
- wird als Ethernet Header nur die Größe von 14 Byte angezeigt
- Hierzu kommt noch die 4 Byte große Frame Check Sequence am Ende des Frames
- Falls VLANs verwendet werden
- besteht der Header der Sicherungsschicht aus 18 Byte
- der gesamte Ethernetrahmen kann eine Größe von bis zu 1522 Byte annehmen
- Würde IPv6 verwendet
- änderte sich obige Berechnung dahingehend, dass der IPv6-Header der Vermittlungsschicht 40 statt 20 Byte beträgt und damit statt 1472 Byte ICMP-Nutzlast nur 1452 Byte möglich wären
- Oft ist es hilfreich dem ping-Programm vorzugeben das „don’t fragment (DF) bit“ für die Testpakete im IPv4-Header zu setzen
für Linux z. B ping -M do -s 1472 10.0.0.1
für Windows
ping -l 1472 -f 10.0.0.1
- denn dann erhält man eine Nachricht, falls die MTU überschritten wird
- Leicht sichtbar machen lässt sich die Path MTU mit dem Programm tracepath für IPv4 bzw. tracepath6 für IPv6
Jumbo Frames für Gigabit Ethernet
- Jumbo Frames können deutlich mehr als 1518 Oktette beinhalten
- und damit ist es möglich, größere Pakete unfragmentiert zu übertragen
- Positiv
- wiegt, dass der Protokoll-Overhead bei der Verwendung von Jumbo Frames reduziert werden kann und Router weniger Pakete behandeln müssen
- Allerdings
- ist die Terminologie bzgl. MTU derart uneinheitlich unter den Herstellern, dass es in der Praxis schwierig ist, von den Standardeinstellungen abzuweichen
- Jumbo Frames sind nicht im IEEE-802.3-Standard spezifiziert
- trotzdem unterstützen die meisten Hersteller von Gigabit Ethernet Switches und Routern MTUs bis 9000 Oktette
- Quasistandard eine Path MTU um ca. 1500 Byte
- So hat sich als Quasistandard eine Path MTU um ca. 1500 Byte im Internet eingebürgert, die durch das weit verbreitete Fast Ethernet sowieso meist nicht überschritten werden kann
- Tunnelprotokolle
- Mit dem Aufkommen von Internetzugängen, die auf Tunnelprotokollen basieren, zum Beispiel beim Verbindungsaufbau über das PPPoE-Protokoll hat die MTU an Bedeutung gewonnen
- Obwohl die PMTUD in diesem Fall dafür sorgen soll, dass die Kommunikation trotz der durch den Tunnel abgesenkten MTU möglich ist, gibt es immer wieder fehlkonfigurierte Firewalls, die durch Verwerfen von ICMP-Steuerpaketen die PMTUD stören
- Auch große Websites sind oft von diesem Konfigurationsfehler betroffen, sodass die Nutzer von getunnelten Zugängen die MTU ihrer Geräte verkleinern müssen, um auch mit diesen Sites kommunizieren zu können
Optimale MTU
- Diskussionen über die optimale MTU
- Einfache Optimierung
- So groß wie möglich, ohne dass Probleme auftreten
- Komplexe Optimierung
- so viel kleiner als o. g. Maximum, dass der Verschnitt der Transportzellen der unter der DSL-Schicht liegenden ATM-Transportschicht möglichst klein wird
- Oder
- Einfach probieren
- Die MTU bei ATM (4500) ist nicht zu verwechseln mit der Zellengröße (53 Bytes, 48 davon Nutzlast)
- Bei der Übertragung über einen ATM-Link werden IP-Pakete in Stücke zu je 48 Bytes zerlegt und für die Übertragung auf mehrere ATM-Zellen verteilt
- Der Router am anderen Ende des ATM-Links sammelt diese Zellen und setzt das ursprüngliche IP-Paket wieder zusammen
- Im Gegensatz dazu wird bei der IP-Fragmentierung das Paket nicht vom Router reassembliert, sondern erst von dem Host, für den das Paket bestimmt war
- Probleme, die durch einen falschen MTU-Wert auftreten können, sind Webseiten, die gar nicht oder nur teilweise angezeigt werden
Paketgrößen
- MTU und PMTU
- Die Maximum Transmission Unit (MTU) darf in einem IPv6-Netzwerk 1280 Byte nicht unterschreiten
- Somit unterschreitet auch die Path MTU (PMTU) diesen Wert nicht und es können Pakete bis zu dieser Größe garantiert ohne Fragmentierung übertragen werden
- Minimale IPv6-Implementierungen verlassen sich auf diesen Fall
- Ein IPv6-fähiger Rechner muss in der Lage sein, aus Fragmenten wieder zusammengesetzte Pakete mit einer Größe von mindestens 1500 Byte zu empfangen
- Für IPv4 beträgt dieser Wert nur 576 Byte
- Im anderen Extrem darf ein IPv6-Paket auch fragmentiert laut Payload-Length-Feld im IPv6-Header die Größe von 65.575 Byte einschließlich Kopfdaten nicht überschreiten, da dieses Feld 16 Bit lang ist (216 − 1 Byte zzgl. 40 Byte Kopfdaten)
- Jumbograms
- RFC 2675 stellt aber über eine Option des Hop-by-Hop Extension Headers die Möglichkeit zur Verfügung, Pakete mit Größen bis zu 4.294.967.335 Byte, sogenannte Jumbograms zu erzeugen
- Dies erfordert allerdings Anpassungen in Protokollen höherer Schichten, wie z. B. TCP oder UDP, da diese oft auch nur 16 Bit für Größenfelder definieren, außerdem muss bei jedem Paket, welches einen Jumbogram beinhaltet, im IPv6-Header die Payload-Length auf 0 gesetzt werden
Anhang
Siehe auch
Links
RFC
| RFC | Titel |
|---|---|
| 791 | INTERNET PROTOCOL |
| 879 | The TCP Maximum Segment Size and Related Topics |
| 1191 | Path MTU Discovery |
| 1981 | Path MTU Discovery for IP version 6 |
| 2923 | TCP Problems with Path MTU Discovery |
Weblinks
- https://de.wikipedia.org/wiki/Maximum_Transmission_Unit
- Dr. TCP, eine Software zum Einstellen der MTU unter Windows, ursprünglich für DSL-Nutzer geschrieben
- MTU, eine weitere Software (Freeware) zum Einstellen der MTU unter Windows
- Analysing TCP Header Options – Section 6 – Ausführliche Erklärung der MTU und MSS