Ich habe mein langsames Internetproblem zu Hause behoben, indem ich eine Einstellung geändert habe, von der niemand weiß.

Bei langsamen Internetverbindungen greifen wir fast immer zum Router-Neustart. In manchen Fällen hilft das. Manchmal gehen wir automatisch davon aus, dass unser Internetdienstanbieter (ISP) die Internetgeschwindigkeit drosselt.Das ist aber nicht immer der Fall. Möglicherweise erleben wir einfach ein spezielles Problem, das zu einer schlechten Internetverbindung führt, obwohl die Verbindungsgeschwindigkeit in allen Geschwindigkeitstests hervorragend erscheint.

Genau das ist mir auch passiert, und die Lösung war letztendlich nicht die, die ich erwartet hatte. Ich musste lediglich die maximale Übertragungseinheit (MTU) an meine tatsächlichen Verbindungsgrenzen anpassen. Danach war die Verzögerung verschwunden.

MTU definiert die maximale IP-Last, die die Verbindung unbeschädigt passieren kann.

Die Regeln für die Segmentierung und die Übergröße des Headers bestimmen die tatsächliche Paketgröße.

Die MTU (Maximum Transmission Unit) gibt die maximale Datenpaketgröße in Bytes an, die ein netzwerkfähiges Gerät ohne Fragmentierung übertragen kann. Dieser Wert ist in den meisten Ethernet-Netzwerken typischerweise auf 1500 Byte festgelegt. Die Zahl 1500 ist nicht willkürlich gewählt. Ihr Router geht aufgrund jahrzehntealter Designbeschränkungen des Ethernet-Frameworks, von denen viele noch heute Anwendung finden, von einer sicheren Verbindung aus.

Die 1500 Bytes beziehen sich jedoch nicht nur auf die reine Datengröße, da Pakete naturgemäß zusätzliche Daten enthalten, die den Protokoll-Overhead darstellen. Im typischen TCP-Verkehr umfasst dieser Overhead üblicherweise 20 Bytes für den IPv4-Header und weitere 20 Bytes für den TCP-Header. Unter Berücksichtigung dieser Faktoren stehen Ihnen in einer Umgebung mit einer MTU von 1500 effektiv maximal 1460 Bytes für Ihr Paket zur Verfügung. Dies erklärt die maximale TCP-Segmentgröße (MSS) von 1460 Bytes in Standardnetzwerken.

Probleme entstehen, wenn ein Datenpaket größer ist als die MTU-Umgebung, durch die es übertragen werden muss. Es kann nur dann erfolgreich übertragen werden, wenn der Router das Paket in kleinere Teile aufteilt. Dieser Prozess ist ressourcenintensiv und erfordert mehr CPU-Leistung und Cache-Speicher, da jeder Teil einen eigenen IP-Header besitzt und alle Teile am Zielort wieder zusammengesetzt werden müssen. Der Prozess selbst reduziert die Bandbreite nicht; er erhöht jedoch die Komplexität und Empfindlichkeit der Paketübermittlung.

In der Praxis wird die nutzbare MTU in Internetverbindungen oft auf unter 1500 reduziert.

Verpackungs- und Zugangstechnologien verringern den verfügbaren Frachtraum.

Man könnte annehmen, dass 1500 Byte überall funktionieren, aber das stimmt nicht. 1500 Byte sind größer als die maximale Übertragungseinheit (MTU), die in vielen Heimnetzwerkanschlüssen verwendet wird. Point-to-Point over Ethernet (PPPoE) ist ein gängiger Standard für einige Glasfasernetze und viele DSL-Optionen. Die zusätzlichen 8 Byte reduzieren die effektive MTU auf 1492 Bit, was zu Fragmentierung führt, wenn Ihr Router 1500-Byte-Pakete durch einen 1492-Bit-Tunnel senden muss.

Solange Ihre Daten in zusätzliche Pakete verpackt werden müssen, wirkt sich dies auf den tatsächlichen Nutzdatenraum aus. Beispielsweise stellt ein VLAN ein 4-Byte-Tag bereit. Obwohl dieses Tag zur Identifizierung des virtuellen Netzwerks für den Datenverkehr notwendig ist, reduziert es dennoch die Nutzdatenmenge. Carrier-Level Network Address Translation (CGNAT) und DS-Lite haben denselben Effekt. Im Fall von DS-Lite wird durch das Routing des Datenverkehrs über das Netzwerk Ihres Internetanbieters, indem IPv4-Datenverkehr in IPv6-Pakete eingebettet wird, ein zusätzlicher Header hinzugefügt. VPNs machen Ihr ursprüngliches Paket zur Nutzdatenmenge eines neuen Pakets, welches wiederum einen neuen Header benötigt.

All diese Fälle sind vergleichbar mit dem Hinzufügen weiterer Verpackung zu einem bereits verpackten Karton, ohne den Transportweg zu verlängern. Der Transportweg kann nur dann befahren werden, wenn er unterteilt wird.

In Mobilfunknetzen gestaltet sich die Situation komplexer, da LTE und 5G traditionell eine niedrigere Basis-MTU von 1500 Byte als Ethernet aufweisen. Je nach Implementierung des Anbieters liegen die MTU-Werte zwischen 1420 und 1480 Byte. Im Allgemeinen entspricht die Verbindungsgrenze der kleinsten MTU entlang des Übertragungspfads. Solange der Router diese Grenze nicht einhalten kann, kommt es entweder zu Paketfragmentierung oder unbemerkten Paketverlusten. Dies ist eine mögliche Ursache für langsames Internet..

Automatische MTU-Anpassungsmechanismen verhindern Ausfälle nicht immer.

MTU-Pfaderkennung, ICMP-Filterung und Black-Hole-Verhalten

Es gibt eine automatische Antifragmentierungslösung, die – zumindest theoretisch – hervorragend funktioniert. Sie heißt Path MTU Detection (PMTUD). So funktioniert sie: Geräte setzen beim Senden von Paketen möglicherweise ein „No-Fragment“-Bit. Dieses Bit veranlasst den empfangenden Router, mit einer Nachricht zu antworten. ICMP Typ 3 Code 4Eine Fragmentierung ist erforderlich, wenn die Größe des Downstream-Pakets die MTU überschreitet.

Das Problem besteht darin, dass viele Firewalls ICMP standardmäßig blockieren. Dadurch werden große Pakete verworfen, und die Firewall-Filterung verhindert, dass der Absender erkennt, dass die Pakete zu groß waren. Dieser Paketverlust führt zu erneuten TCP-Übertragungen und exponentiell steigenden Rollback-Timern. Diese Situation wird als MTU-Blackhole bezeichnet, bei dem große Pakete trotz scheinbar fließenden Datenverkehrs ständig fehlschlagen.

Moderne Betriebssysteme versuchen, einige Fehler durch die Implementierung von RFC 4821 Packetization Layer Path MTU Discovery (PLPMTUD) zu beheben, um die Paketgröße ohne ICMP zu ermitteln. In manchen Fällen wird die Fragmentierung von Routern, ISP-Geräten und VPN-Endpunkten nicht effektiv verarbeitet. Dies schlägt sich zwar nicht in Geschwindigkeitstests nieder, führt aber tatsächlich zu einer zunehmenden Latenzschwankung.

Durch Messen und Korrigieren der MTU wird ein reibungsloser Ende-zu-Ende-Paketfluss wiederhergestellt.

Solange Sie die Berechnungen verstehen, ist die Ermittlung der korrekten MTU einfach. Wenn Sie dies mit dem Ping-Befehl testen müssen, beachten Sie, dass der IPv4-Header 20 Byte groß ist und ICMP weitere 8 Byte hinzufügt, was eine Gesamtgröße des Headers von 28 Byte ergibt. Ausgehend von einer Nutzlast von 1472 Byte ergibt sich durch Hinzufügen der 28 Byte für IPv4 und ICMP eine Gesamtgröße von 1500 Byte. Reduzieren Sie die Nutzlastgröße ab diesem Punkt, bis Sie einen Wert erreichen, der keine Fragmentierung verursacht. Die nutzbare MTU beträgt 28 Byte plus die größte erfolgreich übertragene Nutzlast.

Hier ist der Windows-Befehl:

ping 8.8.8.8 -f -l 1472

Ich verwende `-f`, um das „Nicht fragmentieren“-Bit zu setzen, und `-l`, um die Nutzdatengröße festzulegen. Ziel ist es, die Nutzdatengröße so lange zu verringern, bis eine zuverlässige Antwort erfolgt. Der entsprechende Linux-Befehl lautet:

ping -M do -s 1472 8.8.8.8

Unter macOS verhält es sich etwas anders, da Hashwerte versionsabhängig unterschiedlich gehandhabt werden. Eine zuverlässigere MTU-Pfadprüfung erhalten Sie mit Tools wie beispielsweise mtr Über Homebrew.

Sobald Sie den gewünschten festen Wert kennen, empfiehlt es sich, die MTU in der WAN-Schnittstelle Ihres Routers festzulegen, damit Sie nicht jedes Gerät einzeln konfigurieren müssen. Nachfolgend finden Sie eine Tabelle mit ungefähren Schätzwerten für verschiedene Verbindungstypen: