Ethtool

ethtool - Konfigurations- und Diagnosewerkzeug für kabelgebundene Netzwerkkarten

Beschreibung

Einstellmöglichkeiten sind umfangreich

Je nach Netzwerk-Hardware und Treibermodul

• Nicht alle Konfigurationsmöglichkeiten können mit jedem Gerät umgesetzt werden

Optimale Performance

• Netzwerkkarte optimal konfigurieren

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 z. B. 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 z. B. 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 z. B. 

• 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
• Ethtool/Manpage
• Ethtool/TMP