최근 저에게 질문을 주신분인 계신데 그와 관련하여 몇 가지 글들을 써보고자 합니다. 저도 깊게는 생각해 보지 않다가 네트워크 전송 과정을 좀더 깊게 들여다 볼 수 있을거 같아 적어보고자 합니다. 오늘은 그 첫번째로 MTU 에 대해서 알아보도록 하겠습니다.
MTU 란 무엇인가?
MTU(Maximum Transmission Unit)는 네트워크 인터페이스에서 세그먼트 없이 보낼수 있는 최대 데이터그램 크기 값입니다. 만약 데이터가 MTU 값 이상이라면 여러개의 패킷으로 분할이 될 것입니다. 간단하게 보자면 MTU 는 패킷이 한번에 보낼 수 있는 최대 크기라고 볼 수 있습니다.
우리가 주로 사용하는 이더넷의 MTU 값은 일반적으로 1500 바이트이며 옛날에 모뎀을 통해 접속하던 PPPoE 연결은 1492 바이트를 가지고 있습니다. 블로그에서 다뤘던 점보프레임은 9000 바이트의 큰 크기를 가지고 있기도 합니다. MTU 는 각 패킷 프레임안에 최대 전송할 수 있는 값 MSS(Maximum segment size) 가 정의되어 있습니다. 그렇다면 MTU는 MSS + TCP/IP 헤더 크기가 될 것이고 반대로 MSS 는 MTU - 40 바이트가 됩니다. 40 바이트는 IP 와 TCP 헤더 20 바이트씩을 뜻합니다.
그러므로 일반적으로 우리가 사용하는 TCP 환경에서 애플리케이션이 사용할 수 있는 크기는 헤더를 제외한 1460 바이트 입니다. RFC1323 에서 정의한 타임스탬프 옵션이 확장되어 사용되면 12바이트가 늘어 1448 바이트가 됩니다. 자 그럼 MSS 를 조금더 들여다 보죠. TCP 프로토콜 연결시 SYN 패킷을 보내고 함께 MSS 를 포함하게 됩니다. SYN 패킷을 들여다 보면
0x0204 0x05B4
값을 볼 수가 있습니다. 02 는 MSS 옵션의 시작정의 부분을 뜻하고 04는 옵션의 크기(4바이트) 그리고 0x05B4 는 크기를 뜻합니다. 05B4 값이 1460 바이트 입니다. 이렇게 MSS 크기를 전송하면 받는 측에서도 어떤 크기로 전송해야 할지 알고 준비하게 됩니다.
MTU 와 속도상관관계를 한번 알아볼까요. 전용선 라인 T1 을 사용한다고 가정해 봅니다. T1 은 1.544Mbps (1,544,000 bits/sec) 가 됩니다. 여기서 MTU 가 1500 바이트라고 보면
(1460 + 40 ) * 8 / 1544000 = 7.772ms 가 됩니다. 여러분이 1Mbytes 의 파일을 전송한다고 봅니다. 1Mbyte 는 1024KB 이고 바이트로는 1,048,576 바이트입니다.
1Mbyte / MSS 로 나눠 봅니다 : 1048576bytes / 1460 = 718.2 가 나옵니다. 1M 를 T1 라인에서 전송한다고 보면 718.2 * 7.772 = 5581ms 가 나오네요. T1 라인에서는 1M 전송하는데 이 정도의 속도가 될 것이라고 생각해 볼 수 있는 것입니다. 물론 이것은 이론적인 것이므로 네트워크 환경에 따라 달라집니다.
윈도우 MTU 확인
윈도우에서는 netsh 명령어를 통해 인터페이스 정보를 확인할 수 있습니다.
C:\>netsh interface ip show interface
The Routing and Remote Access Service is not currently running on the local mach
ine.
Please use 'net start remoteaccess' on the machine to start the service.
그런데 서비스가 시작되어 있지 않다고 remoteaccess 서비스를 시작하라고 하네요.
C:\>net start remoteaccess
System error 1058 has occurred.
The service cannot be started, either because it is disabled or because it has n
o enabled devices associated with it.
위와 같이 나오는 경우는 해당 서비스가 disabled 되어 있는 경우입니다. 제어판->관리도구->서비스 에서 Routing and Remote Access 를 찾아보면 disabled 되어 있을 것이고, Startup Type 을 자동 또는 수동으로 변경후 시작해 주면 다음과 같이 인터페이스 결과를 얻을 수 있습니다. 윈도우 비스타 7의 경우라면 netsh interface ipv4 show subinterfaces 를 사용하면 됩니다.
C:\>netsh interface ip show interface
MIB-II Interface Information
------------------------------------------------------
Index: 1
User-friendly Name: Loopback
GUID Name: Loopback
Type: Loopback
MTU: 32768
Speed: 10000000
Physical Address:
Admin Status: Up
Operational Status: Operational
Last Change: 0
In Octets: 0
In Unicast Packets: 0
In Non-unicast Packets: 0
In Packets Discarded: 0
In Erroneous Packets: 0
In Unknown Protocol Packets: 0
Out Octets: 0
Out Unicast Packets: 0
Out Non-unicast Packets: 0
Out Packets Discarded: 0
Out Erroneous Packets: 0
Output Queue Length: 0
Description: Internal loopback interface for 127.0.0 netw
ork
Index: 2
User-friendly Name: Local Area Connection
GUID Name: {6D963098-CA8B-43EA-XXXXX}
Type: Ethernet
MTU:
1500
Speed: 1000000000
Physical Address: 00-1F-D0-XX-XX-XX
Admin Status: Up
Operational Status: Operational
Last Change: 3481341758
In Octets: 164176737
In Unicast Packets: 436671
In Non-unicast Packets: 31746
In Packets Discarded: 0
In Erroneous Packets: 0
In Unknown Protocol Packets: 516
Out Octets: 1062079118
Out Unicast Packets: 952955
Out Non-unicast Packets: 349
Out Packets Discarded: 0
Out Erroneous Packets: 1
Output Queue Length: 0
Description: Realtek RTL8168/8111 PCI-E Gigabit Ethernet
NIC - Packet Scheduler Miniport
1500 트로 확인이 됩니다. 이외 간단히 ping 을 이용해 알아볼 수 도 있습니다. -l 로 데이터 크기를 지정할 수가 있는데, MTU 크기 값 이상이 되면 Fragment 메시지를 볼 수 있게 되어 이걸로 MTU 를 알아볼 수 있는 것이죠.
C:\>ping -f -l 1472 packetinside.com
Pinging packetinside.com [216.239.36.21] with 1472 bytes of data:
Reply from 216.239.36.21: bytes=64 (sent 1472) time=62ms TTL=43
Reply from 216.239.36.21: bytes=64 (sent 1472) time=62ms TTL=43
Reply from 216.239.36.21: bytes=64 (sent 1472) time=62ms TTL=43
Reply from 216.239.36.21: bytes=64 (sent 1472) time=62ms TTL=43
Ping statistics for 216.239.36.21:
Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss),
Approximate round trip times in milli-seconds:
Minimum = 62ms, Maximum = 62ms, Average = 62ms
1473 크기를 지정하니 Fragment 되어야 한다고 나타납니다. 그런데 왜 1472 바이트 일까요 ? 위에서 본것과 같이 인터페이스에 설정된 값은 1500 바이트 입니다. IP 헤더가 20 바이트이고 ICMP 헤더가 8바이트( TYPE, CODE, CHECKSUM, DATA) 이죠. 즉 1500 - 28 = 1472 바이트가 되는 것입니다.
1472 바이트보다 크게 1 바이트를 늘려서 전송해 보았더니 fragment 가 필요하다고 나타납니다. 그러므로 한번에 전송할 수 있는 값이 1472 바이트 이구나 하고 생각할 수 있죠.
C:\>ping -f -l 1473 packetinside.com
Pinging packetinside.com [216.239.36.21] with 1473 bytes of data:
Packet needs to be fragmented but DF set.
Packet needs to be fragmented but DF set.
Packet needs to be fragmented but DF set.
Packet needs to be fragmented but DF set.
Ping statistics for 216.239.36.21:
Packets: Sent = 4, Received = 0, Lost = 4 (100% loss),
추가로 윈도우 XP 의 경우는 다음의 도구를 이용해서 MTU 값을 조금 더 쉽게 바꿀수도 있으니 참고해 보세요.
1) DrTCP
http://www.dslreports.com/drtcp
2) How to change the PPPoE MTU size in Windows XP
http://support.microsoft.com/kb/283165
리눅스의 MTU 값 확인
ifconfig 를 이용하면 쉽게 확인이 가능합니다.
$ ifconfig eth0
eth0 Link encap:Ethernet HWaddr bc:ae:c5:xx:xx:xx
inet addr:192.168.xx.xx Bcast:192.168.xx.255 Mask:255.255.255.0
inet6 addr: fe80::beae:xxxx:xxxx:b436/64 Scope:Link
UP BROADCAST RUNNING MULTICAST
MTU:1500 Metric:1
RX packets:22530399 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:16150847 errors:0 dropped:1 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:1000
RX bytes:10308945022 (10.3 GB) TX bytes:3971757833 (3.9 GB)
Interrupt:45 Base address:0x2000
mtu 값 변경도 아주 쉽게 ifconfig eth0 mtu 9000 과 같이 하면 됩니다.
이상으로 MTU 에 대해서 알아보았는데, 점보프레임과 같이 큰 MTU 값이 나오는 이유를 아시겠나요? 점보프레임 같은 경우는 로컬 네트워크 상에서는 사용하는데 큰 이슈가 없지만, 인터넷 구간으로 넘어가면 거치게 되는 디바이스들이 많아지다보니 9000 바이트와 같은 큰 값을 사용한다고 보장할수가 없습니다.
오늘은 여기에서 마무리 하고 다음번에 궁금해 할것 같은 다른 이야기를 다뤄볼께요?
MTU 에 의하면 패킷 데이터가 1500 바이트 이상으로 커질 수 없는데 패킷 덤프에서 보다보면 몇천바이트도 보이기 하는데 이건 무엇일까요? 다음 글에서 알아볼께요 :-)
