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Rechnen mit Protokollen (DSL Overhead)

Für meinen treuen Leser Plasma ;-)

Da du mir nicht glaubst, dass es einen gewaltigen Overhead bei DSL-Leitungen gibt, hier eine kleine Rechnung für dich, für mich und für alle die es interessieren könnte.

Nehmen wir mal den einfachen Fall einer Datenübertragung über TCP/IP (z.B. FTP oder HTTP deren Overhead ich jetzt mal nicht berücksichtige). Der Datenstrom wird dabei in Pakete unterteilt, die jeweils einen TCP Header haben. Dann werden diese Pakete in IP Pakete gepackt, die wiederum einen Header haben. Das ganze wird dann in Deutschland bekanntlich über PPPoE geleitet wodurch ein PPP Header und ein PPPoE Header dazukommen. Die Verbindung zum Modem geht über Ethernet (wieder ein Header) und schlußendlich wird das ganze in handliche ATM-Pakete zerhackt und auch dort gibt es Header.

Die jeweiligen Header haben folgende Größen (MTU: maximale Paketgröße):

  • TCP: 20 Byte (MTU 1452 Byte)
  • IP: 20 Byte (MTU 1472 Byte)
  • PPP+PPPoE: 8 Byte (MTU 1492 Byte)
  • Ethernet: 26 Byte Header und CRC (MTU 1500 Byte)
  • ATM: 5 Byte Header bei einer Zellengröße von insgesamt 53 Byte

Nehmen wir also mal an wir senden/empfangen Pakete immer mit der maximal möglichen Größe. Aus einem 1452 Byte großen Datenbrocken entsteht am Ende der Verpackungsorgie also ein 1526 Byte großes Ethernetpaket. Das sind bereits 4,8% Verlust und das wohlgemerkt im besten Fall.

So und jetzt kommt der richtige Übeltäter: ATM :twisted:
Die 1526 Bytes werden also in 31 Zellen a 48 Byte und eine Zelle mit 38 Byte aufgeteilt. Dazu kommt noch ein Trailer damit ATM auch weiß wie die vorherigen 32 Zellen zusammengehören. Der ist 8 Byte lang und passt noch in die letzte Zelle mit rein. Damit ist die letzte Zelle 46 Byte groß und verschwendet 2 Byte. Bei den 32 Zellen kommen allerdings nochmal 160 Byte Headerdaten hinzu, also haben wir nun aus den ursprünglichen 1452 Byte 1696 Byte gemacht. Ein Overhead von insgesamt 14,4%. Ergo kann man bei einer zur Verfügung stehenden Bandbreite von 1000 kbit/s maximal 856 kbit/s Datenverkehr über TCP/IP erreichen. Dabei sind noch nicht Protokollverluste durch FTP, HTTP oder was auch immer man benutzt berücksichtigt.

So, nachdem das nun geklärt ist, schlafe ich besser ;-)

P.S.: Die meisten Anbieter bieten wohl tatsächlich nur ATM Bandbreite an. Der hier errechnete Verlust durch Headerdaten deckt sich jedenfalls halbwegs mit gemessenen Werten. Bei 768 kbit hatte ich knapp 85 kb/s (~680 kbit oder 11,4% Verlust), Bonsay meint bei 1 Mbit 109 kb/s zu haben (~872 kbit oder 12,8% Verlust). Einzig mein seltsamer Anschluss scheint keinen Verlust zu haben (200 kb/s bei angebotenen 1600 kbit). Natürlich hat auch er Verlust, aber mir wurden halt keine 1800 kbit verkauft, die der Anschluss wohl in Wirklichkeit haben wird. Genug für heute :twisted:

22 Antworten auf „Rechnen mit Protokollen (DSL Overhead)“

1. DSL hat absolut nichts mit ATM zu tun, letzteres wird nur auf Backbones verwendet. DSL-Verbindungen bestehen in 99,8% aller Fälle aus Ethernet. Oder warum glaubst du hat dein Modem eine externe MAC-Adresse?
2. Ich halte die Rechnung deines Providers für Augenwischerei. Welche Bandbreite nun angezeigt wird hängt doch immer noch von der Anwendung ab und an welchem Punkt gemessen wird. Das heißt es ist ein Unterschied ob dein Router (falls er das kann) den aktuellen Durchsatz (TCP + IP + PPP + oE) anzeigt, oder ob dein FTP-Client seine „Nutzlast“ ausrechnet.
3. Die Leitungen von dir und Bonsay bewegen sich entfernungsmäßig sehr nah an der Schmerzgrenze der DSL-Technik, von daher würd ich das nicht als Referenz betrachten. Auf meinem 768kbit DSL hab ich locker 95 kB/s erreicht, auf meinen beiden 1MBit Leitungen komme ich sehr bequem auf 130 kB/s. Und das ist umgerechnet gebau die Bandbreite die mir verkauft wurde, nicht mehr und auch kein bißchen weniger.

Die Behauptung ist wohl genau anders herum aufzustellen. In eher 100% laufen DSL Verbindungen über ATM. MAC-Adressen haben alle Ethernetgerät … na und?

Gerechnet habe ich und ich habe geschrieben auf was sich die Rechnung bezieht. An deinem Router kannst du bestenfalls messen was über die Ethernetverbindung zum Modem los ist, mehr nicht. Was dahinter passiert, weiß ein Router nicht. Da der Verlust durch ATM jedoch einen festen Wert hat (ca. 9,5%) ist es relativ leicht die Bandbreite so einzustellen, dass am Ende das gewünscht herauskommt. Es ist jedenfalls ganz sicher unmöglich bei einem 1 Mbit Anschluss 130 kB/s zu erreichen. Selbst wenn die Provider damit das meinen was am Modem rauskommt, da wären immer noch die fast 5% Verlust auf der Strecke Modem-zu-Anwenderprogramm. Genauso ist es unmöglich 200 kB/s bei einem 1600-er Anschluss zu haben. Praktisch sind (bzw. waren) es 170-180 kB/s wie einige Nefkomkunden zu berichten wissen…

Dass meine Leitung nicht an der Schmerzgrenze ist, weiß ich seitdem hier 200 kB pro Sekunde rüberrauschen. Die Telekom wollte mir ernsthaft weißmachen, dass mehr als 768 kbit nicht drin sind … pah!

„eher 100% aller Fälle“ …

Google hilft weiter … laut Nefkomsupport verwenden sie ATM. Es gibt auch DSLAMs ohne ATM, ich bezweifle allerdings dass die Telekom etwas anderes nutzt. Du kannst aber gerne nachfragen … ich lass mich überraschen ;-)

Was sagt dir die Google-Suche? Es gibt Anschlussmultiplexer die ATM-fähig sind. Daumen hoch.
Sicher verwenden die Provider ATM, aber nicht auf der letzten Meile. Im DSL-Netzwerk wird Ethernet verwendet, deswegen heißt das Protokoll auch PPP over Ethernet. Oder welches verwendest du?
Die AMs übergeben die Datagramme der Kundschaft an das ATM-Netz der Provider, im Prinzip sind die Dinger nichts anderes als ein Layer-3-Switch mit entsprechender Software zur Kontrolle der Einwahldaten und noch ein paar anderer Dinge.
Früher (und vielleicht heute noch, obwohl sie da eher zu SDSL tendieren) hat die Telekom schweineteure asymetrische Standleitungen auf ADSL-Technik angeboten und dort ATM bis zum Kunden geführt. Daher die vierte Anzeige auf den alten Siemens-Modems, die aber an keinem normalen Anschluss jemals leuchten wird.
Für die breite Masse der Anschlüsse in Deutschland wäre der Einsatz von ATM auf der letzten Meile viel zu teuer, daher hat man sich damals vor der deutschlandweiten Einführung für die weniger zuverlässige, aber für die privaten Anschlüsse vollkommen ausreichende over Ethernet-Technik entschieden, auch weil die PPP-basierte Infrastruktur der Einwahlsysteme aus der Zeit von ISDN bereits vorhanden war.
Reicht das?

So, Layer 3 also … und was sind Layer 1 und 2 in diesem Fall? Layer 1 die lustigen Frequenzmodulationen auf dem Kuperdraht und Layer 2? Na?

Nun gut … untermauere ich mal meine Behauptungen mit Fakten ;-)
http://www.dtag.de/schnittstellenbeschreibungen
Dort speziell: http://www.telekom.de/dtag/downloads/1/1TR112_U-R2_V6_0.pdf

Seite 15:

A common feature of all products is the ATM layer, which establishes connections on layer 2. This means that all IP-based products also use ATM as a transport medium.

Mit anderen Worten: Das DSL-Modem ist eine Brücke und zwar auf Layer 2 … basta ;-)

Seite 17:

For this service the original customer interface is the 10BaseT interface. For this, the U-R2 interface must have parameters of layer 1-2b. In addition to ATM, this includes information about encapsulation of 10BaseT over ATM and PPP, the latter of which is required for authentication at the BRAS.

Ganz am Ende des Dokumentes ist auch noch das von dir beschriebene T-ATM DSL aufgeführt. Weiter aufgeführt sind auch noch die Bandbreiten die für z.B. 768/128 Anschlüsse bereitgestellt werden müssen. Nämlich 864/160 was so ziemlich die ATM-Verluste ausgleichen sollte. Sieht also so aus, als ob zumindest die Telekom versucht ihren Kunden das zu bieten was sie anbieten.

So, nun zufrieden? Nefkom verwendet ebenfalls UR2. Arcor ursprünglich eine leichte Abwandlung, unterstützen aber mittlerweile ebenfalls UR2… wie das bei QSC ist weiß ich nicht, aber die werden wohl auch mit Wasser kochen …

An dieser Stelle verweise ich doch gerne mal auf die Analogie in der Mädchenwelt, die sich versuchen gegenseitig die Haare zu rupfen, wer denn die größeren Titten hat. Plötzlich hat eine einen Büschel in der Hand und es ist geklärt, wer die Oberhand (die Obertitte) hat.
Mann, Mann, Mann…
Obwohl sichs mit Beweisen immer besser lebt – genauso wie mitm Haarbüschel :P Ist ja auch Beweis genug!

Cappell, tun sie das wirklich? Oder ist das nur wieder eine von deinen Fantasien? Sebbi versucht halt gerne mich zu ärgern, ich frag mich bloß ständig was es ihm bringt. Wahrscheinlich braucht er einfach ne Freundin :P
Zu meiner Verteidigung bezüglich des Themas füge ich an, dass dieses neue Dokument von der DTAG offensichtlich dem widerspricht was sie früher ihren Kunden als „Technische Informationen“ im DSL-Handbuch mitgegeben haben. Simmer halt wieder alle ein bißchen schlauer.
Letzter Satz dazu: Sebbi du kannst es glauben oder es dir auch stecken, aber ich bekomm auf meiner Leitung 130kB ohne Probleme, und solange das auch so bleibt ist es mir eigentlich scheißegal wie es funktioniert ;)

Ich glaube es dir ja, denn bei mir ist es nicht anders. Die Frage war ursprünglich jedoch eine andere ;-)

Der Rest steht in meinem Horoskop. Sebbi der automatische Kritiker, der sich alle auf Distanz versucht zu halten …

Tschuldigung Plasma, wollte dich eigentlich nicht ärgern tun und hätte gleich am Anfang Quellen angeben sollen. Das DTAG Dokument war mir bis heute Nacht allerdings gänzlich unbekannt und die anderen Dinge waren so seltsam formuliert und auf Englisch, dass ich mir nach deinen Kommentaren ziemlich unsicher meines Standpunktes bezüglich war :-) … ich meine, ich wusste dass es über ATM geht, nur stand es nirgends wirklich. Aber jetzt ist es ja geklärt. Was lernen wir daraus? Immer ordentlich recherchieren und sich nicht auf ewiges hin und her ohne Fakten einlassen, weil’s mit Haarbüscheln in der Hand endet.

Allerdings weiß ich seit gestern Abend wer hier ein Haarfetischist ist ;-) … gell Frank? ;-)

meines Wissens verwendet QSC ausschließlich S-DSL Technik, bei der der Upstream künstlich gebremst wird um eine asynchrone Leitung zu erhalten.

QSC verwendet auf jeden Fall noch eine andere Technik, denn das SDSL-Modem was sie mir zuerst geschickt hatten funktionierte nicht. Wie und warum sollten sie den Upstream künstlich bremsen, um somit bis zu 75% der TAL-Bandbreite zu verschleudern und sich damit nur mehr Fehlerquellen einzuhandeln?

„Sebbi der automatische Kritiker“ …. auweh

Update: QSC verwendet (zumindest auf meiner Leitung) die Variante G.SHDSL. Dabei handelt es sich um eine international spezifizierte Technik, die die Vorteile von ADSL und SDSL miteinander verknüpft und zusätzlich wohl noch ein paar Sahnehäubchen aufdrückt.

Whatever :-) Ich geh jetzt lernen. Und das solltet ihr auch tun, ihr geekigen Informatiker.

Hmm … kannst du mal testen, ob du noch die volle Downloadbandbreite hast, wenn du etwas z.B. per FTP hochlädst? ADSL ist im Gegensatz zu SDSL nämlich nicht vollduplex weshalb da bei jeweiliger Auslastung nichts mehr in die andere Richtung durchkommt. Bei SDSL sollte das ebenso wie bei normalem ISDN funktionieren, oder?

Locker, es geht weder der Downstream runter wenn ich bei aktivem Download eine dicke Mail versende, noch umgekehrt. Hab das neulich mal nachkontrolliert und der Router zeigte einen Wert von ca 135000 B/s in beide Richtungen.
Das mit dem „Durchkommen“ liegt nicht an irgendeinem duplex, sondern an den normalerweise recht langen Queues in den DSL-Modems. Wenn dann eine Richtung stark ausgelastet ist, dauert es ziemlich lange bis für die andere Richtung das TCP-ACK der jeweiligen Pakete auf die Leitung geht und dadurch sinkt durch Congestion-Avoidance sehr schnell die entsprechende Übertragungsrate. Ein paar QDiscs auf deinem Linuxrouter wirken hier Wunder.

Meins war billicher und hat Wlan eingebaut ;-) … naja, wenn’s nach mir ginge würde mein VDR-Rechner auch weiter routen, aber meine Eltern bestanden darauf, da meine Bastelkiste immer im genau falschen Moment nicht erreichbar war (den Frank scheint da ja nicht so zu stören). … und so schlecht ist die kleine Kiste gar nicht … ihr fehlen halt Statistikfunktionen :-( … und ich steh halt auf so was, weißt du ja ;-)

Um kurz die Streitfrage über DSL mit / ohne ATM zu beantworten:

Üblicherweise wird in Deutschland auf DSL-Leitung als erstes in ATM-Zellen übertragen. Das heißt jede Zelle 53 Byte, davon 5 Byte Header. Nicht zwingend wird als AAL5 übertragen, wo in der letzten Zelle noch eine Prüfsumme wäre. Aber das ist unerheblich.
Die Startaussage kann somit als korrekt betrachtet werden.

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