Jumbo Frame

Ein Jumbo Frame überschreitet die zulässige Ethernet-Framelänge, üblicherweise mit 9000 Byte Payload. Genormt ist er nicht.

Als Jumbo Frame wird ein Ethernet Frame bezeichnet, dessen Payload die vorgesehenen 1500 Byte überschreitet. Verbreitet ist ein Wert von 9000 Byte, verbindlich festgelegt ist er nicht.

Jumbo Frames sind kein Bestandteil von IEEE 802.3. Der Standard kennt sie nicht; sie sind eine herstellerübergreifende Praxis, die sich ohne Normung etabliert hat. Daraus folgt unmittelbar die wichtigste Eigenschaft: Es gibt keine Aushandlung und keine Fehlermeldung, wenn ein Gerät auf der Strecke nicht mitspielt.

Warum 9000 Byte

Zwei Überlegungen führten auf diesen Wert.

Zum einen die Prüfsumme. Die 32 Bit der FCS sichern einen Frame umso schwächer ab, je länger er wird. Jenseits von etwa 12.000 Byte sinkt die Erkennungsleistung merklich; 9000 Byte hält deutlichen Abstand dazu.

Zum anderen die typischen Blockgrößen darüberliegender Anwendungen. Ein Datenblock von 8192 Byte passt samt aller Header bequem in 9000 Byte — ein glatter Wert mit Reserve.

Der Wert ist damit eine praktische Konvention, keine physikalische Grenze.

MTU und Framelänge

Eine häufige Verwechslung: Die Angabe 9000 bezeichnet die MTU, also die maximale Payload, nicht die Framelänge.

MTU               9000 Byte 
+ MAC-Header        14 Byte 
+ FCS                4 Byte 
───────────────────────────── 
Frame             9018 Byte 
mit VLAN-Tag      9022 Byte

Auf Switches wird häufig die Framelänge konfiguriert, auf Betriebssystemen und Schnittstellen die MTU. Wer beide Werte gleichsetzt, konfiguriert die Strecke um 18 Byte zu knapp — mit dem Ergebnis, dass die größten Frames verworfen werden, während kleinere durchkommen.

Alle Geräte müssen mitspielen

Jumbo Frames müssen auf der gesamten Schicht-2-Strecke einheitlich zugelassen sein: an beiden Endgeräten, auf allen Switches dazwischen und auf allen beteiligten Ports.

Ein Gerät, das den überlangen Frame nicht kennt, verwirft ihn als Giant. Es gibt keinen Mechanismus, der das meldet — der Frame verschwindet stillschweigend.

Das ergibt ein charakteristisches Fehlerbild: Verbindungen kommen zustande, kleine Datenmengen funktionieren, größere Übertragungen bleiben hängen. Anwendungen, die kleine Pakete austauschen, laufen unauffällig, während Dateiübertragungen abbrechen.

Erschwerend kommt hinzu, dass die Wegfindung auf Schicht 3 hier nicht hilft. Zwischen zwei Geräten im selben Netzsegment findet keine Fragmentierung und keine MTU-Ermittlung statt.

Nutzen

Der Gewinn liegt im geringeren Aufwand je Nutzbyte.

Pro Frame fallen 38 Byte an Header, Prüfsumme, Präambel und Sendepause an. Bei 1500 Byte Payload sind das rund 2,5 Prozent, bei 9000 Byte nur noch gut 0,4 Prozent. Deutlicher wirkt die geringere Anzahl an Frames: Für dieselbe Datenmenge sind nur ein Sechstel so viele Verarbeitungsvorgänge nötig.

Historisch war das der eigentliche Vorteil, weil jeder Frame Unterbrechungen und Kopiervorgänge auf dem Hauptprozessor auslöste. Moderne Netzwerkkarten haben diesen Vorteil relativiert: Sie fassen Frames bereits selbst zusammen und nehmen dem Prozessor die Prüfsummenberechnung ab, sodass die Entlastung auch ohne Jumbo Frames eintritt.

Wo sie sinnvoll sind

Im Rechenzentrum bei Speichernetzen, Sicherungssystemen, Virtualisierungsverkehr und Clusterkommunikation — also dort, wo große Datenmengen zwischen wenigen, vollständig kontrollierten Geräten fließen.

Im allgemeinen Netzbetrieb überwiegt das Risiko. Ein Netz, in dem Jumbo Frames nur teilweise durchgängig konfiguriert sind, erzeugt Fehlerbilder, die schwer zu finden sind, weil sie nur bestimmte Anwendungen betreffen.

Baby Giants

Ein Sonderfall sind Frames, die nur wenig über 1518 Byte hinausgehen — etwa 1600 Byte. Sie entstehen, wenn zusätzliche Header hinzukommen, ohne dass die Payload verkleinert wird: bei doppelter VLAN-Kennzeichnung, bei MPLS oder bei Tunnelverfahren.

Solche Frames sind kein bewusst gewähltes Verfahren, sondern eine Folge der Kapselung. Geräte in Transportnetzen unterstützen sie deshalb häufig auch dann, wenn sie keine vollen Jumbo Frames zulassen.