DSL-Geschwindigkeitoptimierung / Grundlagen

[Jason]

Die maximale Datenrate in einem TCP/IP Netzwerk (DSL basiert auf TCI/IP) wird im Wesentlichen bestimmt durch den RWIN-Wert und die Entfernung zum entfernten Rechner.
Während auf die Entfernung kaum Einfluss genommen werden kann, kann der maximale RWIN-Wert sehr wohl über die Windows-Registry eingestellt werden.

Der Standardwert für RWIN (XP: 17520 Bytes) in der Windows Registry ist für High Speed DSL zu niedrig!


Was ist nun dieses RWIN?

RWIN steht für Receive Window, also „Empfangsfenster(größe)“, und stellt einen Datenpuffer dar.
RWIN beschreibt die maximale Datenmenge in Bytes, die ein Internetserver sendet, bevor eine Empfangsbestätigung eingeholt wird. Der Internetserver wartet mit dem Weitersenden von Daten, bis die Empfangsbestätigung eingetroffen ist. Eine solche Methode ist erforderlich, damit sichergestellt wird, ob die Daten korrekt übertragen wurden.

MTU (IP Maximum Transmission Unit) und RWIN (TCP Receive Window Size):

Die MTU einer Netzwerkschnittstelle gibt an, wie groß das größte Paket, das noch ohne Fragmentierung übertragen werden kann, sein darf. Fragmentierung bedeutet, ein Datenpaket wird in mehrere, kleinere Datenpakete zerteilt und am Zielort wieder zusammengesetzt, da das Medium die Übertragung des ursprünglichen Pakets in seiner Größe nicht erlaubt oder technisch dies nicht möglich ist. Typische MTU-Werte sind

1500 Bytes für Ethernet
1492 Bytes für PPPoE (DSL)

Ermitteln Sie dem maximalen Wert für Ihre eigene Internetverbindung gemäß http://www.gschwarz.de/mtu-wert.htm oder erfragen Sie diesen bei Ihrem Internetprovider.
Der Wert für MTU läßt sich über die Windows Registry einstellen bzw. ändern. (Siehe ebenfalls http://www.gschwarz.de/mtu-wert.htm)
Wählt man eine zu kleine MTU, so beeinflusst dies die Effizienz der Kommunikation, d.h. Daten werden mehr fragmentiert als dies eigentlich erforderlich wäre. Funktional ist das Netzwerk jedoch nutzbar.

Wählt man eine zu große MTU, so können Pakete größer als das tatsächliche Maximum nicht mehr korrekt übertragen werden und gehen verloren. Dies drückt sich z.B. darin aus, daß man kleine Webseiten und Datenportionen abrufen kann, nicht jedoch große (”Verbindung hängt”).

Mit der MTU steht der RWIN-Parameter in Verbindung. Im Gegensatz zu falschen Werten für die MTU führen schlechte Werte von RWIN nur zu schlechter Performance. RWIN bestimmt, wie bereits erwähnt, die maximale Datenmenge, die ein System über eine TCP-Verbindung schickt, ohne daß eine Empfangsbestätigung von der Gegenstelle erwartet wird. Steht RWIN auf 64 kB, so kann beispielsweise ein Webserver eine Seite mit 64 kB in einem Stück ausliefern, ohne auf Bestätigungen der einzelnen Pakete (maximal in Portionen der MTU entsprechend) zu warten. Dies erhöht die Performance in Netzwerken, in denen Bestätigungen (ACK) lange unterwegs sind.

Durch Verkleinerung des RWIN-Datenpuffers häufen sich die Abfragen nach der Bestätigung und der Datenfluss kommt durch die Wartezeiten ins Stocken. Ein größerer Puffer mindert die durchgeführten Abfragen, aber es kann zu Verzögerungen durch Informationsverlust kommen, weil mehr Datenpakete während eines Zeitfensters falsch übertragen worden sein könnten. Der Sender wiederholt dann die Übertragung, bis alle Pakete korrekt beim Empfänger angekommen sind.

Beispiel:

Es ist eine Datei von 64 kB über ein Netzwerk mit Bandbreite von 1024 kbit/s und einer MTU von 1024 Bytes zu übertragen. Beträgt die Roundtrip-Zeit im Netzwerk für Pakete von MTU-Größe 10 ms und für kleine ACK-Pakete nur 5 ms, so können Bestätigungen innerhalb von ca. 15 ms für das erste Datenpaket eintreffen.

Ist RWIN auf 1024 Bytes gesetzt (MTU), so werden die Pakete von MTU-Größe einzeln versandt, d.h. Paket senden - Bestätigung erwarten - nächstes Paket senden - und so fort. Der gesamte Prozeß dauert damit ca. 64 * (10 ms + 5 ms) = 960 ms, d.h. fast eine Sekunde.

Ist RWIN auf 64 kB gesetzt (64-fache MTU), so werden alle Pakete nacheinander übertragen, ohne daß Bestätigungen abgewartet werden. Dies dauert 500 ms (64 kB = 512 kbit und diese benötigen bei 1024 kb/s ca. 500 ms für eine Übertragung). Bestätigungen treffen laufend ein, die letzte 5 ms nach der letzten Versendung. Damit dauert die gesamte Übertragung nur 505 ms.

Ein korrekter RWIN-Wert ist daher für die Performance eines Netzwerks, insbesondere für die Übertragung größerer Dateien, bedeutend.

Die Bestätigungen für TCP-Übertragungen können außerdem durch Einschalten von selektiven Acknowledgements optimiert werden (SACKS).


Bestimmung eines optimalen Wertes für RWIN:

Das RWIN hängt unmittelbar mit der Größe der Maximum Segment Size (MSS) zusammen. MSS definiert das größte Segment von TCP-Daten (= MTU ohne Header). Größere Datenmengen werden in Segmente zerlegt und übertragen. Wenn eine Verbindung etabliert wird, einigen sich die beiden Endstellen darauf, den kleineren Wert von beiden Endstellen zu übernehmen. Da Header typischerweise 40 Bytes lang, ist der MSS-Wert normalerweise diese 40 Bytes kleiner als der MTU-Wert. Empfehlenswert bei schnellen Netzwerken (wie z.B. DSL) ist eine Mindest-Größe für RWIN von MSS × 44.
Beispielsweise ist bei einer MTU von 1492 die MSS höchstens 1452. Dadurch ergibt sich eine empfehlenswerte Mindest-RWIN-Größe von 63.888 Bytes (knapp 64 Kilobyte).

Um beste Ergebnisse zu erreichen, muß RWIN ein Vielfaches von MSS sein (das Vielfache selbst muß kleiner/gleich 65535 sein), multipliziert mit einem Faktor, der eine Potenz von 2 ist, z.B. (1452 x 44 = 63.888) x (2 hoch 2 = 4) = 255552. Die Hochzahl wird als Wert für das definierte Window Scaling angegeben. Für RWIN-Werte größer 65535 muß Window Scaling aktiviert werden. Dies wird ebenfalls in der Windows Registry festgelegt (RFC1323).
Somit ergeben sich Faktoren von 1, 2, 4 und 8, und für optimales RWIN Werte von 63.888, 127.776, 255.552 und 511.104.

Die Entfernung zwischen 2 Rechnern spielt ebenfalls eine Rolle. Mit Entfernung bzw. latency wird in ms ausgedrückt, wie lange eine Datenpaket von einem Endpunkt zum anderen Endpunkt benötigt.
Damit ist auch zu erklären, warum die Geschwindigkeitswerte bei unterschiedlichen Internetadressen/Internetservern unterschiedlich sind.

Um das RWIN zu ermitteln, sollte ein Wert für die bei normalem Gebrauch maximale Entfernung in ms genommen werden. Mit einem maximalen Wert von 100ms liegt man innerhalb Deutschland schon einmal ganz gut, für häufige Zugriffe auf Rechner im Ausland sollten mindesten 200ms genommen werden.

Eine praktische Beispielrechnung: DSL 6000
Geschwindigkeit 6000kbit/sek
Entfernung (=latency) zum Server 100ms
Maximale Daten in 100ms bei 6000kbit/sek = 600kbit in 100ms = 75kByte = 75000 Bytes

=> Das RWIN muss mindestens 75.000 sein, sonst wird die Geschwindigkeit beschränkt.

Bei 200ms gilt:
Maximale Daten in 200ms bei 6000kbit/s = 1200kbit in 200ms = 150kByte = 150000 Bytes (= RWIN min)

Eine weitere praktische Beispielrechnung: DSL 16000
Geschwindigkeit 16000kbit/sek
Entfernung (=latency) zum Server 100ms

Maximale Daten in 100ms bei 16000kbit/sek = 1600kbit in 100ms = 200kByte = 200000 Bytes

=> Das RWIN muss mindestens 200.000 sein, sonst wird die Geschwindigkeit beschränkt.

Bei 200ms gilt wieder:
Maximale Daten in 200ms bei 16000kbit/s = 3200kbit in 200ms = 400kByte = 400000 Bytes (= RWIN min)

Wie stelle ich den aktuellen Wert für RWIN fest?

Den aktuellen Wert für RWIN kann man mit dem TCP/IP Analyzer festellen, durch Aufruf der Internetseite " http://www.speedguide.net/analyzer.php ". Das Ergebnis sieht beispielweise wie folgt aus:

« SpeedGuide.net TCP Analyzer Results »
Tested on: 04.26.2007 13:45
IP address: 77.176.xxx.xx

TCP options string: 020405ac0103030301010402
MSS: 1452
MTU: 1492
TCP Window: 255552 (multiple of MSS)
RWIN Scaling: 2
Unscaled RWIN : 63888
Reccomended RWINs: 63888, 127776, 255552, 511104
BDP limit (200ms): 10222kbps (1278KBytes/s)
BDP limit (500ms): 4089kbps (511KBytes/s)
MTU Discovery: ON
TTL: 46
Timestamps: OFF
SACKs: ON
IP ToS: 00000000 (0)


Anmerkungen:

Der Wert für TCP Window ist der in der Registry eingestellte Wert für RWIN (= 63888 x (2 hoch 2 = 4) = 255552).
Das BDP (=Bandwidth x Delay Product) gibt die maximale Datenrate bei einer angenommenen Entfernung in ms an (siehe oben).


Ping und Latenzzeit (latency)

Ping (in Anlehnung an das Geräusch eines Sonars) sendet ein ICMP-Echo-Request-Paket an eine Zieladresse (z.B. ein entfernt stehender Rechner). Der Empfänger (Zieladresse) sendet eine Antwort zurück, das ICMP Echo-Reply. Die dafür benötigte Zeit (für den Round Trip) wird in ms angegeben.
Zu beachten ist, dass das von Ping verwendete einfache ICMP-Protokoll in vielen Netzwerken anders geroutet oder priorisiert wird als der übliche TCP-Datenverkehr, weshalb die Antwortzeit des Pings nur eine grobe Orientierung sein kann für die tatsächliche Latenzzeit.

Latenzzeit (latency, auch Entfernung in ms): Die Latenzzeit ist die Zeit, die ein Datenpaket (Files und Internetseiten werden in kleine Datenpakete zerlegt, verschickt und wieder zusammengesetzt) benötigt, um von Punkt A (z.B. ein Internetserver) nach Punkt B (z.B. der heimische PC) zu gelangen, zuzüglich der benötigten Zeit für die Bestätigung zurück (=ACK). Für Geschwindigkeitbetrachtungen (z.B. die Messung der Downloadgeschwindigkeit) ist die Latenzzeit maßgeblich, nicht die Round-Trip-Zeit des Ping.
Die Latenzzeit kann für die Datenpakete somit auch um einiges höher sein als die reine Ping-Zeit. Mit anderen Worten, eine gute Ping-Zeit muß nicht unbedingt eine gute Latenzzeit bedeuten.
Als Daumenwert wird empfohlen: Latenzzeit = durchschnittlicher Ping-Wert x 1.5


Für die Einstellung der optimalen Registry-Werte siehe meinen anderen Beitrag in diesem Forum:

DSL Verbindungs-/Geschwindigkeitsprobleme - Lösungen/Lösungsansätze"

Jason

[soso]

aber nicht mal die Hälfte. Das ist wie Autofahren, das kann ich, auch tanken. Den Rest macht die Werkstatt.

Dennoch im Ernst: Das war mal hinter die Kulisse geschaut (gelesen). Wenn es nur nicht so viel fachchinesisch wäre, auch für den Laien etwas verständlicher.

Was stelle ich möglicherweise wie und wo ein. Nun habe ich keinen Wini, sondern einen Mac.

[Jason]

Hallo SOSO,
von Macs habe ich wenig Ahnung, aber per Google habe ich eventuell etwas gefunden (etwas englisch wird vorausgesetzt):
a) RWIN ändern: http://www.macuser.de/forum/archive/.../t-236313.html
b) IPNetTuner: http://www.sustworks.com/site/prod_ottuner.html
c) All things Macintosh: http://www.dslreports.com/faq/allthingsmac/7_Networking

Offensichtlich kann man die meisten TCP-Paramter ebenfalls optimieren.

Ich hoffe Sie kommen damit weiter.

[smokeonit]

fuer mac:
programme wie cocktail oder onyx machen das automatisiert... in network die geschwindigkeit des netzerks angeben, fertig;-)

ich hab noch nie damit probleme gehabt, bin auf osX und 16mbit DSL mit 2mbyte/sec dl, im netzwerk ueber wlan 802.11g 3.8mbyte/sec, ethernet 100mbit 8-11mbyte/sec... besser kann es nicht gehen;-)

[soso]

klärst Du mich bitte auf, wo ich darüber mehr erfahren kann und wo ich Sie beziehe

[Altermann]

Hallo Jason

Der stabilere Treiber von RASPPPOE,unter" httpp://www.raspppoe.com"bringt ne bessere Leistung,als der Originaltreiber von Windows XP

[Jason]

Hallo Altermann,
guter Hinweis, aber gilt wohl nur bei Modembetrieb und angeschlossenem PC.
Siehe http://www.gschwarz.de/tdslxp.htm
"Wichtig: Wer einen DSL-Router einsetzt, darf keine Software-PPPoE-Treiber verwenden, denn PPPoE ist im Router selbst integriert."
Auf der Site http://www.gschwarz.de findet man überhaupt sehr gute Installations- und Tunighinweise, wie z.B.:
"Der Autor von RASPPPOE warnt davor, bei Verwendung seines Treibers Veränderungen in der Registry vorzunehmen. Er empfiehlt jedoch unter Windows XP eine automatische Veränderung des Parameter für TcpWindowSize. Dazu ist jedoch kein Eingriff in die Registry erforderlich." usw.

Ergänzung zu Verwendung von RASPPPOE:
Gemäß http://www.raspppoe.com/ gilt:

* To increase the autonegotiated TCP RWIN with RASPPPOE, use the Specify Link Speed option and specify a link speed of 101Mbps or greater, e.g. enter 101000 (kbps) as the link speed the protocol should report. Windows XP/.NET will then autonegotiate a TCP RWIN of approx. 64KB instead of the default 16KB, which is often too small for broadband connections.

Ferner gilt für die maximale Download-Datenrate:
Datenrate(max) = RWIN/latency
Bei einer optimalen RWIN von 44x1452=63888 und der für Deutschland üblichen latency von ca 100ms heißt das:

Datenrate(max) = RWIN/latency = 63888 Bytes/100ms = 5110 kbit/s

Das bedeutet, dass RASPPPOE nur für DSL-Geschwindigkeiten von maximal DSL 6000 verwendet werden sollte.

[Don_Emilio]

Hallo,

Habe (bei Telekom) von DSL 2000 auf 6000 umgestellt. Die zunächst zu niedrige Geschwindigkeit hab´ ich über eine Optimierung mit dem DSL-Manager hinbekommen. Aber:

Die Verbindung läuft nicht stabil , weder über W-Lan noch über Kabelanbindung. Nach ca 2 bis 3 Minuten bleiben Downloads stehen, nix geht mehr, keine Seite aufrufbar. Ca 20 bis 30 Sekunden später kann man dann wieder Sites aufrufen, muß den Download aber (sofern nicht über Downloadmanager gefahren) neu starten.

Was kann und muß ich tun, um eine stabile Verbindung zu bekommen?

Freue mich über jeden Hinweis.

Merci vielmals
Emil

[Jason]

Das klingt aber nicht gut. Da können nur unterschiedliche Szenarien durchgetestet werden, um erst einmal einzugrenzen woran es liegen könnte, am Netz-Anschluß, am Router/Modem, oder gar am PC?
Vorschläge:
- Läuft ein anderer PC stabil? Da muß ein Freund mit einem Laptop herhalten.
- Router bzw. Modem mal resetten (vom Netz für ca 3 Minuten trennen) oder ein anderes Gerät probieren (hier muß der Freund wieder herhalten)
- Firmware des Routers auf dem letzten Stand?
- Enpaß auf dem PC?
- Zum Testen alle nicht unbedingt notwendigen Programme stoppen, vor allem Antivirensoftware und Firewall (nicht vergessen, wieder zu starten!).
- Wie groß ist der Speicher für tempöräre Internetdateien? (> 50MB?!)
- Leitungsfähigkeit des PC überhaupt?

Ansonsten mal die ganze Flöte durchspielen:
DSL Verbindungs-/Geschwindigkeitsprobleme - Lösungen/Lösungsansätze

Wer hat noch weitere Vorschläge?
Jason

[Shakesbeer]

Ich habe hier einen kostenlosen DFU Optimierer gefunden.
Ideal fuer Menschen, die sich mit Windows wie ich nicht ganz so dolle
auskennen und Angst haben, mit regedit zu arbeiten.

http://www.shewu.de/precision-artworks/dfuoptimizer.htm