Определение MTU вручную

В тот момент, когда хост должен передавать данные через интерфейс, он ссылается на максимальный размер полезного блока данных для одного пакета Maximum Transmission Unit, чтобы определить, сколько данных он может поместить в каждый пакет. Например, интерфейсы Ethernet имеют MTU по умолчанию 1500 байт, не включая заголовок или трейлер Ethernet. Это означает, что хост, которому необходимо отправить данные по TCP-протоколу, обычно будет использовать первые 20 из этих 1500 байтов для заголовка IP, следующие 20 для заголовка TCP, а оставшиеся 1460 байт для полезной нагрузки. Инкапсуляция данных в пакеты максимального размера, подобные этому, позволяет потреблять полосу пропускания наиболее эффективно, минимизируя использование служебного трафика протокола передачи данных. Оптимальный размер MTU - ключ к эффективному использованию сетевых каналов передачи данных и снижению нагрузки на сетевое оборудование.

К сожалению, не все устройства в сети Интернет имеют одинаковый максимальный размер полезного блока данных MTU. MTU может различаться в зависимости от типа физического носителя или сконфигурированной инкапсуляции (например, туннелирование GRE или шифрование IPsec). Когда маршрутизатор решает переслать IPv4 пакет через интерфейс и определяет, что размер пакета превышает MTU интерфейса, маршрутизатор должен разбить пакет так, чтобы передать его как две (или более) отдельные части, каждая из которых не превышает предельный размер MTU канала между абонентами. Фрагментация довольно дорого стоит, как в ресурсах маршрутизатора, так и в использовании полосы пропускания. Должны быть созданы новые заголовки и прикреплены к каждому фрагменту. В спецификации протокола IPv6 из маршрутизатора полностью удалена фрагментация пакетов, но эта тема для отдельного разговора.

Определение оптимального размера MTU пакета данных

Чтобы использовать канал наиболее эффективным образом, хосты должны определить оптимальный размер MTU - это минимальный MTU среди всех узлов на пути между хостами. Например, для двух хостов, путь между которыми состоит из 3-х маршрутизаторов с различными максимально возможными размерами пакетов: 1500, 800 и 1200 байтов, каждый из конечных хостов должен принять наименьший размер пакета 800 байт, чтобы избежать фрагментации.

Do not Fragment и Destination Unreachable, Fragmentation Needed

Пакеты могут перемещаться по сетям произвольным образом и невозможно заранее просчитать все маршруты и максимальный размер пакетов для каждого подключения. В RFC 1191 прописана методология определения размера MTU. Процесс, посредством которого хост для конкретного подключения может обнаруживать меньший размер MTU, чем поддерживает его собственный сетевой интерфейс. Ключевыми являются два компонента: бит “Не фрагментировать” (Do not Fragment (DF)) заголовка IP и субкод сообщения ICMP-протокола Destination Unreachable, Fragmentation Needed.

Установка бита DF в IP-пакете не позволяет маршрутизатору выполнять фрагментацию, когда он обнаруживает MTU меньше, чем размер пакета. Вместо этого пакет отбрасывается и по ICMP отправителю приходит сообщение о необходимости фрагментации пакетов. По сути, маршрутизатор указывает, что для отправки далее ему необходимо разбить пакет на части, но флаг Don’t Fragment (DF) не позволяет это сделать. RFC 1191 расширяет ICMP-сообщение, запрашивающее фрагментацию, с включением размера MTU для текущего подключения.

Теперь, когда был обнаружен максимальный размер пакета для подключения, хост может кэшировать это значение и формировать последующие соответствующего размера. Обратите внимание, что обнаружение максимального размера пакетов для конкретного подключения является непрерывным процессом. В случае использования динамической маршрутизации и перестроении маршрута между отправителем и получателем хост периодически продолжает попытки установить флаг DF для обнаружения дальнейшего уменьшения размера пакетов. RFC 1191 также позволяет периодически тестировать возможность увеличения максимального размера пакетов для каждого маршрута, иногда пытаясь передать пакет больше, чем кешированный. Если пакет передается успешно, то значение предельно допустимого размера пакета увеличивается.

Расчет максимального размера MTU пакета с помощью трассировки

Вы можете вычислить максимальный размер пакета MTU для каждого маршрута через с помощью инструмента, такого как трассировка пути. Является частью пакета Linux - IPutils. Или утилита, написанная для Windows - mturoute:

Привожу пример определения MTU для маршрута между двумя хостами через шифрованный GRE-туннель. Видим как утилита последовательно подбирает максимальный размер пакета:

C:\bin>mturoute.exe 192.168.3.1 * ICMP Fragmentation is not permitted. * * Speed optimization is enabled. * * Maximum payload is 10000 bytes. * - ICMP payload of 1472 bytes is too big. + ICMP payload of 92 bytes succeeded. + ICMP payload of 782 bytes succeeded. + ICMP payload of 1127 bytes succeeded. + ICMP payload of 1299 bytes succeeded. - ICMP payload of 1385 bytes is too big. + ICMP payload of 1342 bytes succeeded. + ICMP payload of 1363 bytes succeeded. + ICMP payload of 1374 bytes succeeded. - ICMP payload of 1379 bytes is too big. + ICMP payload of 1376 bytes succeeded. + ICMP payload of 1377 bytes succeeded. + ICMP payload of 1378 bytes succeeded. Path MTU: 1406 bytes.

Когда постоянно происходят сбои при подключении к интернету, многие идут на решительные меры. Они меняют роутер, меняют провайдера. Одна из причин возможных неполадок – не корректно выставленное значение MTU. Давайте разберемся, что это такое и как его правильно выставить.

MTU в роутере что это

Значение MTU (Maximum Transmission Unit) указывает, какого максимального размера пакеты отправляет устройство . Измеряется в байтах. То есть, если на роутер пришел блок данных большего размера, то он его нарежет на несколько пакетов (фрагментирует). Эти пакеты будут идти по сети, и если встретится на их пути маршрутизатор, который посчитает их слишком большими, он тоже их нарежет. Когда они достигнут последнего маршрутизатора, он, в свою очередь, перед отправкой на компьютер получателя, будет из фрагментированных пакетов собирать в исходные.

Все эти манипуляции по нарезке и сборке пакетов трудоемки. Соответственно, желательно выставлять оптимальное значение MTU на роутере.

Так как данные в каждом пакете оборачиваются служебными заголовками, то чем более длинные пакеты используются, тем меньше затрат на заголовки. В связи с этим желательно выставлять максимальный размер MTU, при котором пакеты не будут нарезаться на последующих узлах сети.

Какой MTU поставить на роутере

Самый простой способ, это обратиться в службу поддержки провайдера (написать письмо, позвонить). Скорее всего, они подскажут актуальное значение. Но через некоторое время, провайдер может все переконфигурировать. Хотя это случается достаточно редко, но если вдруг начали возникать сбои, вполне вероятно, что следует уточнить правильность выставленного MTU.

Второй вариант, это найти оптимальный размер с помощью команды ping , отправляя пакеты, в которых установлено, что их нельзя фрагментировать. Пинговать следует удаленный ресурс, например, сайт или сервер провайдера.

Можно так же проверить наиболее посещаемые ресурсы в интернете: игровые сервера, сервера с которых смотрите фильмы, используемые IP телефоном.

Пример команды «ping -f -l 1472 yandex.ru», здесь:

• 1472 – это количество отправляемых байт данных. Следует учитывать, что помимо данных, будет отправлен еще и заголовок, который составляет 28 байт (IP заголовок 20 + ICMP заголовок 8 = 28). Следовательно, в итоге размер пакета будет составлять 1472+28=1500 (байт), стандартный размер максимального стандартного Ethernet пакета. Есть правда пакеты большего размера, называемые jumbo-кадрами.
• yandex.ru – это доменное имя сервера, на который будем отправлять команды, его можно поменять на IP адрес сервера провайдера. Можно поэкспериментировать с разными IP-адресами.

В итоге, выполнив такую команду, мы определим, требуется ли фрагментация пакета для доставки его к получателю.

Для примера, допустим, что поставщик услуг не пропускает пакеты, размер которых превышает 1024 байта. Тогда настройка выглядела бы следующим образом.

Запускаем командную строку (это классическое приложение Windows, найти его можно, например, в поиске набрав «Командная строка»). И выполняем команды.

Здесь значении данных 997 байт, размер пакета 997+28=1025 байт, пакет не может быть доставлен без фрагментации.

Здесь значении данных 996 байт, размер пакета 996+28=1024 байт, пакет доходит до получателя без фрагментации.

Таким образом, изменяя размер отправляемого блока данных, мы можем вычислить DMTU – максимальный размер блока данных, который доставляется без фрагментации . Например, если команда ping проходит без фрагментации со значением 996. При попытке отправить команду со значением 997 получаем ответ: «Требуется фрагментация пакета, но установлен запрещающий флаг». Тогда мы рассчитываем параметр DMTU следующим образом: 996 байт данных + 28 байт IP заголовка = 1024 байта. Максимальный размер блока данных, который не будет фрагментирован, составит 1024 байта. Это значение и следует задать на маршрутизаторе, как размер MTU.

Как поменять MTU на роутере

Подключаемся к маршрутизатору через интернет браузер. Выставляем новый размер MTU. Затем сохраняем настройки.

Например, при использовании TP-Link, заходим в пункт «Сеть», там подпункт «WAN». Не забываем нажать после этого кнопку «Сохранить».

После изменения значений, можно проверить, насколько изменилась скорость скачивания файлов большого размера из интернета.

Настройка MTU на компьютере

Для увеличения производительности, чтобы на маршрутизатор не приходили слишком большие пакеты, возможна настройка MTU на оборудовании. В частности, можно выставить размер MTU на персональном компьютере, требуется воспользоваться командной строкой, запущенной от имени администратора:

После данной установки на компьютере, с него будут отправляться пакеты, у которых максимальный размер на уровне IP будет 1024 байта, но на MAC уровне максимальный отправляемый блок данных будет размером 1038 байт (14 из них для заголовка MAC).

Большего размера пакеты не будут отправляться. То есть, если в настройках роутера рассчитан и правильно выставлен MTU 1024, то точно такой же MTU следует задать в настройках подключенного к нему компьютера.

Автоматическая настройка – PMTU discovery

Существуют режимы работы некоторых устройств, когда размер MTU уточняется во время подключения к удаленному серверу (PMTU discovery). Алгоритм такой же, как и тот, которым пользовались при настройке MTU на роутере. В начале работы устройство отправляет блоки данных разного размера, пытаясь определить максимальный размер пакета, который дойдет без фрагментации.

В этом алгоритме есть одна проблема, называемая «MTU Discovery Black Hole ». Она возникает в случае, когда администраторы сетей, чтобы избежать возможных атак на их сервера, запрещая маршрутизаторам передачу ICMP , в частности которые используются при команде ping.

Так конечно не корректно действовать. Устройство, не получив ответа на запрос не может продолжить работать.

Роутер для раздачи проводного интернета по Wi-Fi установлен практически в каждой современной квартире. Чаще всего пользователи настраивают маршрутизатор единожды, используя помощник по автоматической настройке, после чего не изменяя опции устройства. Подобная позиция не всегда правильная, и зачастую автоматическая настройка Wi-Fi роутера не позволяет добиться максимально качественного соединения с интернетом. Одной из опций в настройках маршрутизатора, которой пользователи не уделяют должного внимания, является MTU. В рамках данной статьи рассмотрим, что такое MTU в настройках роутера, и какое значение нужно выставить для оптимальной работы интернета.

Что такое MTU в настройках роутера

MTU (maximum transmission unit) – это максимальный уровень передачи данных в сети. Говоря другими словами, MTU является протоколом канального типа, который определяет максимальное число битов с полезной информацией, помещающихся в один сетевой пакет. Данные пакеты сведений передаются от провайдера к пользователю, то есть от серверов к клиенту. В пакете данные передаются без фрагментации, за счет чего удается увеличить скорость передачи данных по защищенным каналам связи.

Если не вдаваться в подробности, то можно сказать, что параметр MTU отвечает за качество передачи информации от провайдера к компьютеру пользователя. При этом под качеством понимается не только исключение вероятности потери данных при передаче, но и скорость.

Почему нужно ограничить размер MTU в настройках роутера

В большинстве современных роутеров размер передаваемых MTU определяется автоматически, и делается это не всегда правильно. Пользователям, которые заботятся о качестве и скорости соединения, рекомендуется самостоятельно ограничить размер MTU, определив его оптимальное значение и установив его в настройках маршрутизатора.

Благодаря правильно выставленным настройкам MTU удается:

• Расширить канал передачи, за счет чего им одновременно смогут пользоваться различные службы, программы, процессы и так далее;
• Избавить канал от лишней нагрузки, что увеличит скорость передачи данных;
• Снизить практически до нуля шанс получения «испорченных пакетов» с данными при передаче по сети.

В целом, при правильно выставленных ограничениях MTU удается рационально использовать предлагаемый провайдером канал связи, с минимальным риском потери информации.

Правильная настройка MTU необходима, если имеются проблемы с интернетом на компьютере, например: долго загружаются сайты, высокий пинг при подключении к сторонним серверам, загрузка файлов из интернета время от времени беспричинно обрывается и возникают другие проблемы.

Какое значение MTU нужно выставить

Чтобы определить оптимальное значение MTU, нужно провести тестирование сети, что можно сделать с компьютера под управлением Windows. В ходе тестирования потребуется определить, как много времени уходит для передачи и возврата пакета с данными от используемого компьютера до сервера. При этом в ходе теста нужно будет варьировать количество байт информации, содержащейся в пакете. Снижать число байт потребуется до того момента, пока не удастся полностью исключить фрагментацию пакета.

Выполните тестирование сети следующим образом:

Обратите внимание: Чаще всего оптимальное значение MTU находится в пределах от 1500 до 1400 байт.

Определившись с оптимальным значением MTU, нужно изменить данную опцию в настройках роутера, установив определенное количество байт, но с небольшим изменением. Дело в том, что конечная величина MTU будет отличаться от определенной в прошлом шаге, поскольку потребуются дополнительные байты для формирования пакета, которые уйдут на его заголовок и запрос.

В среднем, на заголовок и запрос требуется 28 байт. Соответственно, идеальное значение в рассматриваемом случае будет:

1472 байта + 28 байт = 1500 байт

Значение 1500 потребуется прописывать в настройках роутера.

В компьютерных сетях термин maximum transmission unit (MTU) означает максимальный размер полезного блока данных одного пакета (англ. payload), который может быть передан протоколом без фрагментации. Обычно заголовки протокола не входят в MTU, но в некоторых системах в некоторых протоколах заголовки могут учитываться. Когда говорят об MTU обычно имеют в виду протокол канального уровня сетевой модели OSI.

Однако, этот термин может применяться и для других уровней:

L1 — media mtu (полный L2 кадр);

L2 — mtu, hw mtu, system mtu;

L3 — ip mtu (ip заголовок учитывается), mtu routing;

L4 — tcp mssВнесистемные: tunnel mtu, vlan mtu, mpls mtu.

Ограничение на максимальный размер кадра накладывается по нескольким причинам:

Для уменьшения времени на повторную передачу в случае потери или неисправимого искажения пакета. Вероятность потерь растёт с увеличением длины пакета.

Чтобы при полудуплексном режиме работы хост не занимал долгое время канал (также для этой цели используется межкадровый интервал (англ. Interframe gap)).

Чем больше отправляемый пакет, тем больше ожидание отправления других пакетов, особенно в последовательных интерфейсах. Поэтому маленький MTU был актуален во времена медленных коммутируемых соединений.

Малый размер и быстродействие сетевых буферов входящих и исходящих пакетов. Однако слишком большие буферы тоже ухудшают производительность.

Значение MTU определяется стандартом соответствующего протокола, но может быть переопределено автоматически для определённого потока (протоколом PMTUD) или вручную для нужного интерфейса. На некоторых интерфейсах MTU по умолчанию может быть установлено ниже максимально возможного. Значение MTU ограничено снизу как правило минимально допустимой длиной кадра.

Для высокопроизводительной сети причины, вызвавшие начальные ограничения MTU, устарели. В связи с этим для Ethernet был разработан стандарт Jumbo-кадров с увеличенным MTU.

Хост знает значение MTU для собственного (возможно и своих соседей) интерфейса, но минимальное значение MTU для всех узлов сети обычно неизвестно. Другая потенциальная проблема заключается в том, что протоколы более высокого уровня могут создавать пакеты большего размера, не поддерживаемые другими узлами сети.

Прохождение больших пакетов по сети с фрагментацией. Для устранения этих проблем IP поддерживает фрагментацию, что позволяет разбивать дейтаграмму на меньшие кусочки, каждый из которых будет достаточно мал, чтобы беспрепятственно пройти через узел, из-за которого происходит фрагментация. Фрагменты пакетов маркируются таким образом, чтобы IP целевого хоста мог произвести сборку фрагментов в оригинальную дейтаграмму. Недостатки фрагментации пакетов, заключающиеся в скорости.

Хотя фрагментация решает проблему несоответствия размеров пакетов и значения MTU, она ощутимо снижает производительность сетевых устройств. В связи с этим, в 1988 году была предложена альтернативная технология, названная Path MTU discovery (RFC 1191). Суть технологии заключается в том, что при соединении двух хостов устанавливается параметр DF (don’t fragment — не фрагментировать), который запрещает фрагментацию пакетов. Это приводит к тому, что узел, значение MTU которого меньше размера пакета, отклоняет передачу пакета и отправляет сообщение ICMP «необходима фрагментация, но установлен флаг её запрета (DF)». Хост-отправитель уменьшает размер пакета и отсылает его заново. Такая операция происходит до тех пор, пока пакет не будет достаточно мал, чтобы дойти до хоста-получателя без фрагментации.

Однако, и у этой технологии существуют потенциальные проблемы. Некоторые маршрутизаторы настраиваются администраторами на полное блокирование ICMP пакетов (это не очень грамотно, но может быть самым простым решением нескольких проблем безопасности). В результате, если размер пакета не соответствует значению MTU на определённом участке, пакет отбрасывается, а хост-отправитель не может получить информацию о значении MTU и не отправляет пакет заново. Поэтому соединение между хостами не устанавливается. Проблема получила название MTU Discovery Black Hole (RFC 2923), и протокол был модифицирован для детектирования таких маршрутизаторов.

Поскольку Windows (XP,7,8) автоматически выбирает наилучшее MTU (PMTU), в нашем случае необходимо просто удостовериться, что для этого соединения не установлено какое-то, отличное от оптимального, фиксированное значение. Кстати, это самое оптимальное значение выяснить довольно легко, проведя несложный эксперимент. Откройте консоль cmd.exe и введите в ней команду:

PING -f -l 1472 xxx.xxx.xxx.xxx

где xxx.xxx.xxx.xxx — IP-адрес шлюза вашего провайдера,

F запрещает фрагментацию пакета,

L устанавливает размер пакета.

Если вы получите в ответ что-то типа “Reply from xxx.xxx.xxx.xxx: bytes=1472 time=144ms TTL=10”, то это будет означать что MTU=1500 (28 байт заголовка не учитываются). Если же ответ будет “Packet needs to be fragmented but DF set”, то уменьшайте значение 1472 до тех пор, пока не получите прохождение пакета — это значение плюс 28 байт заголовка и будет равным искомому MTU.

Полученное значение (+28 байт заголовка) необходимо сравнить со значением MTU, используемым системой, которое можно определить с помощью команды, в той же командной строке:

netsh interface ipv4 show subinterfaces

(В результате будет выведено значение MTU для сетевых интерфейсов ipv4).

Изменить значение MTU в ос Windows (XP,7,8) можно с помощью комманды

(Действие по изменению параметров настройки желательно выполнять только опытному пользователю, так как неверное значение повлияет на работу сети в худшую сторону!!!):

netsh interface ipv4 set subinterface “ХХХХХХХХ” mtu=1500 store=persistent

Где ХХХХХХХХ - Название сетевого интерфейса (По умолчанию - "Подключение по локальной сети", для удобства можно переименовать, например в Lan1 в папке "Сетевые подключения" в "Панели управления").

В отличии от ОС Windows большинство роутеров (Wi-Fi Домашних маршрутизаторов) используют статическую настройку MTU, указанную в настройках роутера. По умолчанию значение MTU 1500.

Провайдер "Триолан" обеспечивает передачу пакетов Ethernet максимального полезного размера, которому соответствует настройка MTU 1500.

Есть провайдеры, настройка сети которых ограничивает размер MTU до значений меньше 1500. Зачастую это связано с использованием протоколов дополнительной инкапсуляции (PPPoE,L2P и др.). В таком случае ОС Windows настраивает необходимое значение MTU по протоколу PMTU, но в случае возникновения проблем, могут потребоваться настройки, описанные выше. Чаще проблемы с MTU связанны именно с роутерами, в которых неверно настроено значение MTU.Для сетей "Триолан" это значение составляет 1500, для других сетей - может быть опредено с помощью командной строки, как описано выше.