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Definition Was sind Jumbo Frames?

Jumbo Frames sind besonders große Ethernet-Frames, die im IEEE-Standard 802.3 nicht definiert sind. Anstatt einer maximalen Größe von 1.500 Bytes ermöglichen sie eine MTU von bis s zu 9.000 Bytes. Mit Jumbo Frames lässt sich der Datendurchsatz in einem Netzwerk steigern.

(© aga7ta - Fotolia)

Laut der Norm IEEE 802.3 ist bei Ethernet eine MTU-Größe (Maximum Transmission Unit) von 1.500 Bytes erlaubt. Dadurch ergibt sich eine maximale Größe für Ethernet Frames von 1.518 Byte. Größere Frames sind bei der Übertragung im Ethernet zu fragmentieren.

In einem Gigabit-Ethernet ist mit Hilfe eines Jumbo Frames eine MTU von bis zu 9.000 Bytes möglich. Die Unterstützung dieser großen Frames kann sich von Gerät zu Gerät und Hersteller zu Hersteller unterscheiden. Sollen die übergroßen Frames in einem Netzwerk genutzt werden, ist daher zuvor zu klären, ob alle beteiligten Komponenten diese Framegrößen unterstützen. Bereits eine ungeeignete Netzkomponente auf dem Übertragungsweg kann zu gravierenden Problemen bei der Datenübertragung führen.

Dank der Nutzung der größeren Frames lassen sich Übertragungskapazitäten optimieren. Der geringere Protokolloverhead und die sinkende Belastung der Netzkomponenten durch die reduzierte Zahl an zu verarbeitenden Frames führen zu besseren Datendurchsatzraten und zu einer höheren Effizienz der Übertragung. Vor allem wenn es darum geht, große Datenmengen in möglichst kurzer Zeit zu übertragen, wie dies beispielsweise bei der Datensicherung über eine Netzwerkverbindung vorkommt, ist der Einsatz von sehr großen Frames sinnvoll.

Vorteile bei der Verwendung großer Ethernet-Frames

Der Einsatz von Jumbo Frames bietet eine ganze Reihe von Vorteilen. Bei gleichen Datenmengen sinkt der Anteil der zu übertragenden Frames. Die geringere Framerate aufgrund der großen Frames führt dazu, dass die beteiligten Netzkomponenten weniger Aufwand mit der Berechnung von Prüfsummen oder der Auswertung von Steuerinformationen haben. Gleichzeitig sinkt der Protokoll-Overhead eines Frames. Da die Header grundsätzlich gleiche Länge besitzen, der Frame aber bis zu sechsfach größer ist, verkleinert sich der prozentuale Anteil an Headerinformationen in Bezug auf die Gesamtmenge der Daten. Schon alleine diese Tatsache führt zu einer effizienteren Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Bandbreite.

Nachteile von Jumbo Frames

Nicht immer ist der Einsatz von großen Frames nur mit Vorteilen verbunden. Unter bestimmten Umständen haben große Frames sogar einen negativen Einfluss auf die Performance einer Verbindung. Sind inkompatible Geräte in der Übertragungsstrecke vorhanden, verwerfen diese die zu großen Frames oder müssen sie fragmentieren. Das Fragmentieren führt zu einer höheren Arbeitsbelastung für die beteiligten Netzkomponenten.

Verworfenen Frames können die Kommunikation zwischen zwei Endgeräten vollständig verhindern. Kommen große Frames auf einer qualitativ minderwertigen Übertragungsstrecke mit hoher Fehlerrate zum Einsatz, verringert sich ebenfalls die Effizienz der Datenübertragung. Denn in einem großen Frame ist die Wahrscheinlichkeit wesentlich höher, dass die Daten von einem Übertragungsfehler betroffen sind. Entweder muss eine aufwendige Fehlerkorrektur des Frames erfolgen oder der komplette Frame erneut versendet werden.

Jumbo Frames und Voice over IP

Im Voice over IP-Umfeld ist die Verwendung von großen Frames problematisch. Grund hierfür ist die höhere Latenz der größeren Frames. Während beispielsweise das Versenden eines 1.500 Byte-Frames auf einer Gigabit-Verbindung lediglich 12 Mikrosekunden in Anspruch nimmt, benötigt ein 9.000 Byte langer Frame bereits 72 Mikrosekunden. Bei größeren Übertragungsstrecken über viele Teilabschnitte und weiteren Verzögerungsfaktoren führt dies zu Einschränkungen in der Sprachkommunikation. Auch andere latenzkritische Anwendungen wie Online-Games haben bei der Verwendung besonders großer Frames unter Umständen mit Problemen zu kämpfen.

Voraussetzungen für die Nutzung großer Ethernet-Frames

Wie bereits eingangs erwähnt, müssen alle Komponenten auf einer Übertragungsstrecke die übergroßen Ethernet-Frames unterstützen. Soll eine Client-Server-Umgebung mit Jumbo Frames arbeiten, ist die Kompatibilität folgender Komponenten erforderlich:

  • die Netzwerkkarte des Clients
  • die Netzwerkkarte des Servers
  • alle Router auf der Übertragungsstrecke
  • alle Switches auf der Übertragungsstrecke

In der Regel ist die Verwendung übergroßer Frames zudem explizit in den Einstellungen der Geräte zu aktivieren.

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