MTU-zu-MSS-Rechner
Eingaben
| MTU | 1.500 B |
|---|---|
| IP-Header | 20 B |
| TCP-Header | 20 B |
MTU-zu-MSS-Rechner
Ermitteln Sie die TCP-Maximum-Segment-Size (MSS) aus einer Pfad-MTU, indem Sie die IP- und TCP-Header abziehen, und sehen Sie, welcher Anteil jedes Pakets echte Nutzlast trägt.
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Maximum Segment Size
Nutzlast-Effizienz
MTU zu MSS
Die Maximum Segment Size (MSS) ist der größte Block an Anwendungsdaten, den TCP in ein einzelnes Paket legt. Sie wird aus der Maximum Transmission Unit (MTU) des Pfads abgeleitet — dem größten IP-Paket, das die Verbindung transportieren kann —, indem Platz für die IP- und TCP-Header reserviert wird. Die MSS richtig zu wählen hält Pakete ganz: Ein zu großer Wert erzwingt Fragmentierung oder, schlimmer, stillen Paketverlust, während ein zu kleiner Wert Kapazität durch Header-Overhead verschwendet. Dieser Rechner berechnet die MSS und die resultierende Nutzlast-Effizienz aus drei Byte-Werten.
Die Formel
MSS=MTU−HIP−HTCP E=MTUMSSwobei die Maximum Transmission Unit in Bytes ist, die Größe des IP-Headers, die Größe des TCP-Headers und die Nutzlast-Effizienz — der Anteil jedes Pakets voller Größe, der echte Daten statt Header trägt.
Die Header-Größen sind die einzigen veränderlichen Teile. Ein einfacher IPv4-Header umfasst 20 Bytes und ein einfacher TCP-Header 20 Bytes, sodass die beiden auf einem Standard-Ethernet-Pfad zusammen 40 Bytes pro Paket kosten. IPv6 verwendet einen größeren festen Header von 40 Bytes, und TCP-Optionen wie Timestamps und Selective Acknowledgement (SACK) können einige Bytes mehr hinzufügen.
Rechenbeispiel. Ein Standard-Ethernet-Pfad mit IPv4:
MSS=1500−20−20=1460 bytes E=15001460=0.9733=97.3%Es tragen also 1460 Bytes jedes 1500-Byte-Pakets Nutzlast, und etwa 2,7 % werden von den IP- und TCP-Headern verbraucht. Der Wechsel zu IPv6 bei derselben MTU von 1500 Bytes kostet 20 zusätzliche Header-Bytes und senkt die MSS auf 1440 Bytes und die Effizienz auf 96,0 %.
Warum die MSS wichtig ist
TCP kündigt seine MSS dem anderen Endpunkt während des SYN-Handshakes zu Beginn jeder Verbindung an. Jede Seite verspricht, niemals ein Segment zu senden, das größer ist als der empfangene Wert, sodass kein Endpunkt ein Paket erzeugt, das der Pfad nicht transportieren kann. Ist die MSS korrekt für die kleinste MTU entlang der Route dimensioniert, reist jedes Segment intakt und TCP läuft mit voller Effizienz.
Probleme treten auf, wenn ein Paket größer ist, als eine Verbindung transportieren kann. Der Router fragmentiert es entweder — teilt ein Paket in mehrere auf, was Overhead und Reassemblierungsaufwand verursacht — oder verwirft es, falls das „Don't fragment"-Flag gesetzt ist, und signalisiert dies mit einer ICMP-Nachricht zurück. Wird diese ICMP-Nachricht von einer Firewall herausgefiltert, sendet der Sender weiterhin ein überdimensioniertes Paket erneut, das nie ankommt, und die Verbindung bleibt hängen. Dieser Fehler ist als Path-MTU-Schwarzes-Loch bekannt.
Header und gängige MTU-Werte
Die MSS hängt vollständig von der MTU und davon ab, welche Header gelten. Einige Werte kommen immer wieder vor:
| Pfad | MTU (Bytes) | IP- + TCP-Header | MSS (Bytes) |
|---|---|---|---|
| Ethernet, IPv4 | 1500 | 20 + 20 | 1460 |
| Ethernet, IPv6 | 1500 | 40 + 20 | 1440 |
| PPPoE (DSL), IPv4 | 1492 | 20 + 20 | 1452 |
| Jumbo Frames, IPv4 | 9000 | 20 + 20 | 8960 |
Tunnel wie VPNs, GRE und IPsec hüllen jedes Paket in ihre eigenen äußeren Header, was die für das innere Paket verfügbare MTU verringert. Deshalb kündigen VPN-Verbindungen oft eine MSS deutlich unter 1460 an, und deshalb „clampen" Router häufig die MSS — sie schreiben den angekündigten Wert nach unten um —, um den Verkehr über eine gekapselte Verbindung in Fluss zu halten.
Nutzlast-Effizienz und größere MTUs
Da die Header-Kosten pro Paket fest sind, verteilt eine größere MTU diese Kosten auf mehr Nutzlast und erhöht die Effizienz. Eine MTU von 1500 Bytes erreicht mit IPv4-Headern 97,3 % Effizienz; ein 9000-Byte-Jumbo-Frame hebt diese über 99,5 %. Größere Pakete bedeuten auch weniger Pakete pro Sekunde für denselben Durchsatz, was die Verarbeitungslast pro Paket auf Routern, Firewalls und Netzwerkkarten verringert. Jumbo Frames sind daher in Rechenzentren und auf Speichernetzen verbreitet, wo jedes Gerät auf dem Pfad für die größere MTU konfiguriert werden kann.
Verwandte Rechner
Um eine Paketgröße bei gegebener Verbindungsgeschwindigkeit in eine Paketrate umzuwandeln, verwenden Sie den Rechner Pakete-pro-Sekunde-Rechner. Um zu schätzen, wie lange es dauert, eine Datei zu übertragen, sobald die Nutzlastrate bekannt ist, siehe den Rechner Datenübertragungszeit-Rechner. Für die Subnetz- und Adressplanung im selben Netzwerk ist der Rechner Subnetz-Rechner (CIDR) ein nützlicher Begleiter.
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Was ist der Unterschied zwischen MTU und MSS?
Die MTU (Maximum Transmission Unit) ist das größte IP-Paket, das eine Verbindung transportieren kann, einschließlich aller Header. Die MSS (Maximum Segment Size) ist die größte TCP-Nutzlast, die in dieses Paket passt, sie schließt also die IP- und TCP-Header aus. Bei einer MTU von 1500 Bytes und 20-Byte-IPv4- und -TCP-Headern beträgt die MSS 1500 − 20 − 20 = 1460 Bytes. TCP kündigt seine MSS während des Verbindungs-Handshakes an.
Warum ist 1500 die Standard-MTU?
1500 Bytes ist die Standard-Nutzlastgröße für Ethernet, und da Ethernet kabelgebundene und WLAN-Zugangsnetze dominiert, einigen sich die meisten Internetpfade Ende zu Ende auf eine MTU von 1500 Bytes. Manche Verbindungen transportieren weniger: PPPoE-Verbindungen verwenden oft 1492 Bytes, und Tunnel (VPNs, GRE, IPsec) ziehen ihre eigene Kapselung ab und lassen 1400 Bytes oder weniger für das innere Paket übrig.
Wie verändern Jumbo Frames die MSS?
Jumbo Frames heben die MTU auf etwa 9000 Bytes an, was in Rechenzentren und Speichernetzen verbreitet ist. Bei einer MTU von 9000 Bytes und 40 Bytes IPv4- plus TCP-Headern steigt die MSS auf 8960 Bytes. Jedes Paket trägt dann weit mehr Nutzlast im Verhältnis zu seinen festen Header-Kosten, was die Effizienz erhöht und die Anzahl der Pakete reduziert, die die Hardware für eine gegebene Datenmenge verarbeiten muss.
Was ist Path MTU Discovery und warum ist es wichtig?
Path MTU Discovery (PMTUD) lässt Endpunkte die kleinste MTU entlang einer Route finden, damit sie Pakete so dimensionieren können, dass Fragmentierung vermieden wird.
Es stützt sich auf ICMP-Nachrichten vom Typ „fragmentation needed"; wenn Firewalls diese Nachrichten blockieren, schlägt PMTUD stillschweigend fehl und große Pakete werden verworfen, was zu hängenden Verbindungen führt — ein „PMTU-Schwarzes-Loch". Das Absenken der angekündigten MSS oder ihr Clamping auf einem Router ist die übliche Abhilfe.