Что такое mss в роутере
Провайдеры и MTU/MSS/PMTU
Предыстория
Значит нужен мне второй канал связи, да этак мегабит 300 в секунду. В моём городе немного провайдеров, по этому выбрать не дали и пришлось подключаться к WiFire (он же NetByNet, MegaFon и так далее). Подключился, потестил, 300 мегабит, балдеж. Решил я значит почитать что нового на своем любимом Хабре и опа: он не открывается, но охотно пингуется.
Диагностика
Ну думаю: что-то тут не так. Сетевое у меня Mikrotik, возможностей уйма, пойду искать причину на своей стороне. Лезу в логи и вижу как посыпался DoH (РКН, приветик) и крайне удивляюсь этому. решил временно отрубить DoH и дать 1.1.1.1. Ситуация не изменилась. Начал резолвить адреса хотя бы чего-нибудь, все через раз. Решил прокинуть трейс до Хабра и смотрю на «потяряшки». Думаю дай звякну в поддержку, вдруг умное чего скажут. Те репу почесали, сказали что не видят мою сеть за роутером (nat >> forward >> change ttl >>+1 😀) и изобразили что-то вроде «Мы ХЗ».
Начал копать дальше. Вспомнил всю балду, которую знаю о пакетах и тут осенило.
Что такое MTU и MSS?
MTU (англ. maximum transmission unit) означает максимальный размер полезного блока данных одного пакета (англ. payload), который может быть передан протоколом без фрагментации.
MSS (англ. Maximum segment size) является параметром протокола TCP и определяет максимальный размер полезного блока данных в байтах для TCP-пакета (сегмента). Таким образом этот параметр не учитывает длину заголовков TCP и IP.
Решение проблемы
Топаем в консоль и пишем:
/ip firewall mangle add chain=forward action=change-mss new-mss=clamp-to-pmtu passthrough=no tcp-flags=syn protocol=tcp out-interface=*название WAN интерфеса* tcp-mss=1300-65535 log=no
/ip firewall mangle add chain=forward action=change-mss new-mss=clamp-to-pmtu passthrough=no tcp-flags=syn protocol=tcp in-interface=*название WAN интерфеса* tcp-mss=1300-65535 log=no
Разбираем что написали:
и бинго, наконец-то открывается Хабр и все что мне нужно.
В сетевой части я не «Ас», по этому сумбурно вышло, да и на Хабре статьи не нашел похожей, может будет кому полезно.
k4’s blog
JunOS, IOS, Unix, Linux, Windows, routing, switching, security, QoS, network design, telecom.. Статьи, заметки. Решил собрать блог, чтоб разместить полезные статьи в одном месте.
четверг, 21 июня 2012 г.
Предотвращение IP-фрагментации. Что такое TCP MSS и как оно работает
Оригинал тут http://www.cyberguru.ru/networks/protocols/ip-fragmentation-page3.html
Максимальный Размер TCP Сегмента (MSS) определяет максимальное количество данных, которые хост желает принимать в единственной TCP/IP датаграмме. Эта TCP/IP датаграмма может быть фрагментирована в уровне IP. Значение MSS посылают как опциию TCP заголовка только в сегменте TCP SYN. Каждая сторона на TCP соединении сообщает свое значение MSS другой стороне. Хост отправитель обязан ограничивать размер данных в единственном TCP сегменте в значение, меньшем или равном MSS, о котором сообщает хост получатель.
Первоначально, значение MSS означало, сколько памяти нужно выделить (больше или равной 65496 КБ) на станции получателя, чтобы в состоянии хранить TCP данные, содержавшиеся в пределах единственной IP датаграммы. MSS был максимальным сегментом (кусочком) данных, которые желал принимать TCP получатель. Этот TCP сегмент мог быть огромным, примерно до 64 КБ (максимальный размер IP датаграммы), и его необходимо было фрагментировать на уровне IP, чтобы передать по сети к хосту получателю. Принимающий хост повторно должен был собрать IP датаграмму прежде, чем передать полный TCP сегмент на уровень TCP.
Рассмотрим ниже несколько показательных сценариев, от том как установливаются и используются значения MSS, чтобы ограничить размеры TCP сегмента, и соотвественно, размеры IP датаграммы.
Способ которым теперь работает MSS это то, что каждый хост сначала сравнивает свой MTU исходящего интерфейса с его собственным буфером и выберет самое низкое значение в качестве MSS, для посылки. Затем хосты сравнят полученный размер MSS, с их собственным MTU интерфейса и снова выберут меньшее из двух значений.
Сценарий 2 иллюстрирует этот дополнительный шаг, сделанный отправителем, чтобы избежать фрагментации на локальных и удаленных каналах. Посмотрите, как принимается во внимание MTU исходящего интерфейса каждым хостом (прежде, чем хосты пошлют друг другу свои значения MSS), и как это помогает избежать фрагментации.
В Сценарии 2, фрагментация не происходит, потому что хостами были приняты во внимание MTU обоих интерфейсов. Пакеты могут все еще фрагментироваться в сети между Router A и Router B, если они встретят линк с более низким MTU.
Понятия IP фрагментация, MTU, MSS, PMTUD и их связь
Данный пост написан по мотивам статьи «Resolve IP Fragmentation, MTU, MSS, and PMTUD Issues with GRE and IPSEC» c сайта Cisco, рассказывающей про работу механизма Path Maximum Unit Discovery (PMTUD) в связке с разными механизмами туннелирования IP.
IP фрагментация и обратная сборка
Длина IP пакета может достигать 64 Кбайтов, что может превышать размер фрейма (MTU) протокола нижнего уровня, в который инкапсулируется IP. Поскольку IP может передаваться по средам с разными значениями MTU, в него был встроен механизм фрагментации. Задача принимающей стороны обратно собрать фрагменты в оригинальный IP пакет.
При IP фрагментации IP пакет делится на несколько кусочков (фрагментов), оформленных таким образом, чтобы у принимающей машины была возможность их собрать в оригинальный IP пакет. Для ее работы в заголовке IP пакета используются сл. поля: адрес источника и получателя, идентификационный номер, размер пакета, смещение фрагмента и флаги: «не фрагментировать» (DF) и «у пакета еще есть фрагменты»(MF).
Проблемы с IP фрагментацией
При работе с IP фрагментацией следует помнить о нескольких особенностях.
Обход IP фрагментации путем использования TCP MSS.
TCP Maximum Segment Size (MSS) определяет максимальный размер данных, который машина готова получить через один TCP сегмент. Сам TCP сегмент инкапсулируется в IP пакет. Значение MSS передается в заголовке TCP SYN при установлении соединения между двумя узлами (через механизм трехэтапного установления соединения). Обе стороны соединения передают значение своего MSS. В отличие от популярного заблуждения, принимаемое значение MSS не несет характер переговоров. Отправляющий хост обязан ограничить размер своих исходящих TCP сегментов значением равным или меньшим значению, сообщенному ему принимающим хостом.
Значение MSS выбирается таким образом, чтобы предотвратить IP фрагментацию. Механизм работы MSS следующий: при создании TCP соединения, машина определяет размер буфера исходящего интерфейса и MTU этого интерфейса. Дальше эти два числа сравниваются и выбирается наименьшее. Тут следует оговориться, что за MTU выбирается число по формуле MTU минус 40 байт, для учета TCP и IP заголовков. Затем выбранное число сравнивается с размером MSS, переданным принимающей стороной, и снова выберется наименьшее значение.
Пример работы MSS:
Таким образом MSS на обеих сторонах установлено равным 1460 байтам, это наиболее частая ситуация.
В данном примере IP фрагментация не будет происходить, поскольку в процессе установления TCP соединения, размер TCP сегментов был взят с расчетом на вмещение в MTU низлежащей сети. Однако, если IP пакет пойдет через сети с меньшим MTU, то может потребоваться фрагментация.
Что такое PMTUD?
В предыдущем примере TCP MSS выполнил работу по избавлению от IP фрагментации. Однако такая ситуация возможна только если MTU сети на пути между двумя хостами будет не ниже MTU исходящих интерфейсов этих машин. На случай различных значений MTU между двумя узлами был создан PMTUD.
Стоит отметить, что PMTUD поддерживается только TCP протоколом, UDP и другие протоколы его не поддерживают. Если машина поддерживает PMTUD, то все TCP IP пакеты помечаются флагом DF («не фрагментировать»).
Когда машина отправляет пакет с DF флагом, работа PMTUD заключается в том, чтобы уменьшать значение MSS в исходящем TCP сегменте, если будет получена информация о том, что пакет нуждается в фрагментации. Машина запоминает значение MTU создавая строчку в таблице маршрутизации до соответствующего получателя.
Если маршрутизатор получает IP пакет, с установленным флагом DF, который он не может передать дальше из-за малого значения MTU исходящего интерфейса, он сбрасывает пакет и отправляет ICMP сообщение «Destination Unreachable» к источнику этого IP пакета указывая «fragmentation needed and DF set» как код ошибки (type 3, code 4). Когда машина, отправлявшая IP пакет, получит данное сообщение, она уменьшит значение MSS, в последующем TCP сегменте.
В соответствии с RFC 1191, маршрутизатор отправляющий ICMP сообщение «fragmentation needed and DF set», должен указать значение MTU исходящего интерфейса.
Механизм PMTUD работает постоянно, поскольку путь от одной машины к другой может измениться. Получив сообщение «Can’t Fragment» он обновляет таблицу маршрутизации машины.
PMTUD выполняется для обоих направлений TCP независимо, т.к. пути входящего и исходящего трафика могут различаться.
Проблемы PMTUD
В процессе работы PMTUD могут произойти три проблемы:
Из описанных выше проблем, вторая является наиболее частой. Все ICMP пакеты просто отфильтровываются межсетевым экраном и не доходят до отправителя отброшенного пакета.
Если возможности пропускать ICMP сообщения нет, то могут применяться другие способы.
С распространением различного вида туннелирования трафика проблема IP фрагментации стала более насущной. Из-за появления допольнительных заголовков размер IP пакета увеличивался и уже не влезал в MTU сети. Например, GRE добавляет 24 байта к пакету, что может привести к IP фрагментации из-за того, что MTU исходящего интерфейса не способно передать пакет целиком.
Что такое туннель?
Туннель представляет из себя виртуальный интерфейс, который позволяет инкапсулировать пассажирский пакет в транспортный протокол. Этот механизм используется в схемах инкапсуляции типа точка-точка.
Туннель состоит из следующих частей:
Инкапсуляция трафика при работе туннеля используется, в частности, для связи географически разнесенных сетей (VPN).
Роль маршрутизатора при работе PMTUD на концах туннеля
Маршрутизатор может играть две роли при работе PMTUD на концах туннеля
Общая последовательность действий маршрутизатора при работе с инкапсуляцией.
Стоит отметить что ICMP сообщения передаются между двумя адресатами, и не передаются дальше, увеличивая кол-во шагов.
Чистый IPsec в туннельном режиме
IPsec позволяет осуществлять подтверждение подлинности (аутентификацию), проверку целостности и/или шифрование IP-пакетов, включая данную информацию в IP пакеты, увеличивая тем самым их размер. Получившийся размер варьируется в зависимости от используемых протоколов.
IPsec может работать в двух режимах:
IPsec также поддерживает механизмы PMTUD и изменения флага DF у своих пакетов.
Пример.
Совместная работа GRE и IPsec
Несколько сложнее дела обстоят, когда IPsec используется для шифрования GRE туннелей. Совместная работа этих технологий необходима, поскольку IPsec не поддерживает IP мультикаст, на котором основываются протоколы динамической маршрутизации, которые могут использоваться в VPN сети. GRE с другой стороны поддерживает мультикаст и может быть использован, для того чтобы сначала инкапсулировать мультикастовый пакет протокола динамической маршрутизации в юникастовый пакет GRE, который затем шифруется IPsec. В данной связке IPsec обычно используется в транспортном режиме, поскольку точки туннеля GRE и пиры IPsec одни и те же, что позволит сохранить 20 байт на излишней IPsec информации.
Может так случиться, что IP пакет разделен на два фрагмента, каждый из которых инкапсулирован GRE. В таком случае IPsec зашифрует каждый из пакетов по отдельности. Получившееся после шифрования пакеты, могут быть слишком большими и потребовать повторной фрагментации. Такая «двойная фрагментация» уменьшает эффективность работы маршрутизаторов и снижает пропускную способность.
Для того, чтобы избежать данной ситуации можно вручную указать MTU виртуального туннельного интерфейса GRE, чтобы нивелировать размер дополнительной информации, добавляемой GRE и IPsec в пакет. Рекомендуемое значение MTU для GRE в таком случае составляет 1400 байт, для ситуаций, когда MTU исходящего интерфейса равно 1500 байтам.
Пример.
Вывод
Суммируя вышенаписанное можно подвести некоторые итоги:
BitRainbow
Заметки сетевого инженера
MTU и MSS: в чём различие?
На неделе пришлось углубиться в понимание ответа на этот вопрос. При поиске информации нашёл краткое, но понятное объяснение от Джереми. Поэтому, чтобы не изобретать велосипед, привожу здесь его перевод (с некоторыми вольностями – для облегчения чтения на русском языке).
Одним из параметров функционирования сетевых протоколов, таких как IP, является Maximum Transmission Unit (или MTU). MTU определяет, какое количество данных может быть передано в одном пакете. Обычно когда мы говорим об MTU, то подразумеваем Ethernet (хотя другие протоколы также обладают этой характеристикой). По-умолчанию на многих платформах Ethernet MTU составляет 1500 байт. Это значит, что хост может передать кадр (или фрейм, как кому удобнее), содержащий до 1500 байт полезных данных (здесь важно помнить, что для кадра полезными данными являются также заголовки всех вышестоящих уровней). Это значение обычно не включает 14 байт заголовка Ethernet (или 18 байт, если применяются метки 802.1Q) и 4 байта “хвоста” кадра (как правило, содержащего поле FCS – Frame Check Sequence), получая в итоге размер кадра в 1518 байт (или 1522 байта с применением 802.1Q). Многие сетевые устройства имеют поддержку т.н. гигантских кадров (или Jumbo Frames), которые увеличивают MTU до 9216 байт, однако эта возможность настраивается вручную.
Maximum Segment Size (или MSS, максимальный размер сегмента) – это характеристика, применительная к TCP. Она обозначает максимальное количество полезной информации в пакете, т.е. является MTU для TCP. Значение TCP MSS подсчитывается операционной системой на основании значения Ethernet MTU (или значения MTU другого протокола нижнего уровня) сетевого интерфейса. По причине того, что сегменты TCP должны всегда “помещаться” в кадры Ethernet, значение MSS должно быть всегда меньше чем MTU кадра. В идеальном случае значение MSS должно быть максимальным, т.е. равно значению MTU за вычетом размеров заголовков IP и TCP.
Предполагая, что значение Ethernet MTU составляет 1500 байт, мы можем отнять величины заголовков IPv4 (20 байт) и TCP (ещё 20 байт), получая MSS величиной до 1460 байт.
Значение TCP MSS согласуется в начале сессии передачи данных. Каждый хост включает в сообщение об установке TCP-соединения значение MSS в качестве опции (первый пакет с SYN-флагом). Далее оба хоста определяют минимальное из двух значений и используют его на протяжении всей TCP-сессии.
Maximum Transmission Unit (MTU). Мифы и рифы
Maximum transmission unit (MTU) это максимальный объём данных, который может быть передан протоколом за одну итерацию. К примеру, Ethernet MTU равняется 1500, что означает, что максимальный объём данных, переносимый Ethernet фреймом не может превышать 1500 байт (без учёта Ethernet заголовка и FCS — Рис. 1).
Рис. 1
Давайте пробежимся с MTU по уровням OSI:
Layer 2.
Ethernet MTU является частным случаем Hardware MTU. Определение Hardware MTU вытекает из общего определения:
Hardware MTU — это максимальный размер пакета, который может быть передан интерфейсом за одну итерацию (по крайней мере значение указано в спецификациях устройства – по факту некоторые чипсеты поддерживают передачу больших размеров пакетов, чем заявлено). Поэтому если взглянуть на рисунок 1 в отрыве от Ethernet, то получим следующее: 
Рис. 2
Замечание: Однако и тут не обойтись без оговорки. Как вы видите, HW MTU (Ethernet MTU в частности) не включает заголовок L2 в себя. Однако это справедливо для IOS и IOS XE, но для IOS XR и JunOS заголовок L2 включен в размер HW MTU – Рис. 3. Эта особенность может привезти к проблемам при установке OSPF neighborship между платформами под управлением IOS(XE) и IOS XR (OSPF требует совпадения MTU в Hello пакетах). Поэтому, при конфигурации MTU для Ethernet интерфейсов, на стороне IOS XR MTU должно быть на 14 байт больше (12 байт src mac+dst mac и 2 байт EtherType). К примеру, MTU в 1500 в Cisco IOS эквивалентно MTU в 1514 для IOS XR.
Рис. 3
Конфигурация и проверка.
Для того что бы изменить MTU на маршрутизаторах под управлением Cisco IOS используется команда интерфейс уровня:
Layer3.
IP MTU определяет максимальный размер пакета с IP заголовком, который может быть передан на данном интерфейсе не прибегая к фрагментации. Зависимость между IP MTU и HW MTU описывается следующей формулой:
IP MTU ≤ HW MTU
Соответственно, когда на интерфейс попадает пакет, превосходящий установленное IP MTU, пакет либо подвергается фрагментации, либо, в случае установленного флага DF (DO NOT Fragment) в IP заголовке, дискардится, а устройство может сгенерировать ICMP сообщение Fragmentation Needed, используемое в механизме path MTU discovery (о нём позже), и отправить его назад отправителю исходного пакета.
Конфигурация и проверка.
Для изменения IP MTU на маршрутизаторах под управлением Cisco IOS используется команда интерфейс уровня:
Вот те раз. Команда ip mtu не видна в show run. Да тут есть интересный нюанс – если ip mtu совпадает с hw mtu, то в выводе show run будет отображаться только hw mtu. Если значения разные то отображаются оба.
Layer 4.
TCP Maximum Segment Size (MSS) определяет максимальный размер TCP сегмента (без TCP заголовка!), который может быть использован (отправлен/принят) в ходе TCP сессии. Анонс (именно анонс, не хендшейк) размеров TCP MSS происходит во время установки TCP сессии – принимающая сторона анонсирует стороне отправляющей какой размер TCP сегмент она может принять. Соответственно размер TCP MSS может различаться в рамках одной TCP сессии в зависимости от направления.
Рис. 4
Сторона, производящая анонс, высчитывает значение TCP MSS для себя по следующей формуле:
TCM MSS = (IP MTU – [IPHDR + TCPHDR])
Конфигурация.
Тут у нас возможны два сценария – маршрутизатор является транзитным или участником TCP сессии.
1) Транзитное устройство:
Для предотвращения дропа пакетов промежуточным устройством в случае наличия линка с малым MTU, маршрутизатор будет прослушивать TCP SYN пакеты и подменять значения MSS анонсируемые конечным устройством. Что приведет к отправке пакетов меньшей величины конечным устройством и вуаля – проблема с дропами на линке с малым MTU упреждена.
2) Терминирующее устройство:
Здесь всё просто – маршрутизатор является участником TCP сессии и мы можем установить принудительно, размер MSS который он будет анонсировать.
Кажется всё? Нет, не всё. Вспоминаем про MPLS. Вспоминаем… Закончили вспоминать, переходим к рассмотрению.
Layer 2,5. MPLS.
Рис. 5
MPLS MTU определяет максимальный размер маркированного (кто знает как лучше переводиться Labeled прошу подсказать в комментах) IP пакета. В случае, если размер маркированного пакета превышает MPLS MTU, то пакет либо фрагментируется, либо, при наличии установленного в IP заголовка флага с DF bit, дропается (пока логика как и при превышении IP MTU), с возможной отправкой ICMP сообщения Fragmentation Needed.
Замечание: Вот тут дела обстоят немного по другому, по сравнению c IP MTU. В MPLS сети промежуточный узел может и не иметь маршрута к отправителю пакета, поэтому вместо того что бы слать ICMP сообщение отправителю напрямую, оно инкапсулируется с тем же стеком меток (label stack), что и исходный пакет, и отправляется по его же пути следования. Достигая Egress LSR (конечного MPLS маршрутизатора для данного LSP – за ним уже IP сеть без меток), который знает ip маршруты к узлу отправителя, ICMP сообщение Fragmentation Needed «разворачивается» им, инкапсулируется необходимыми заголовками и отправляется назад в MPLS сеть к отправителю оригинального пакета. Поведение аналогично с TTL Expired, да и в целом скорее относиться к теме MPLS, а не MTU. Поэтому кто не знаком с процессом — www.google.kg/?gws_rd=ssl#q=mpls+ttl+expired
Что здесь ещё интересного? MPLS MTU может быть больше HW MTU (поэтому на Рис. 3 HW MTU частично обозначено пунктиром). При этом IOS выдаст варнинг, но в большинстве случаев будет работать (зависит от чипсета интерфейса) и успешно пропускать по крайней мере baby-giant фреймы. А в иной раз можно получить дроп пакетов, повреждение данных, и сто лет без урожая.
Конфигурация и проверка.
Замечание: MPLS MTU отображается в running конфиге, также как и IP MTU — только в случае, если значение отличается от HW MTU. Но, в отличие от IP MTU, любое изменение HW MTU меняет значение MPLS MTU до значения HW MTU (IP MTU это действие не меняет).
MTU на коммутаторах Cisco.
На заметку администратору.
1) Для того, что бы найти минимальный MTU (забавное сочетание) на сети можно использовать расширенную команду ping, причём как c конечных станций/серверов так и с оборудования Cisco. Пропингуем с маршрутизатора R01 маршрутизатор R02 с выставленным df-bit, c начальным размером пакета в 1000 байт, конечным 1500 байт, и шагом 100 байт. Кол-во повторений 2.
Как видите, проходит только 6 ICMP пакетов размером 1000, 1100, 1200, 1300 байт
Начиная с 1400 байт и выше пакеты не проходят. Следовательно, минимальное MTU между двумя точками — 1300 и 1400, что можно уточнить ещё за несколько циклов, ужимая диапазон и умешьшая шаг.
На этом всё. Есть ещё в закромах старый драфт статьи по размерам фреймов и их эволюции, где описаны понятия Jumbo Frame, Baby-Giant Frame, встречающиеся в этой статье. Если посчитаете нужным, могу доработать и выложить и её.