Resolvi o problema da minha internet lenta em casa alterando uma configuração que ninguém conhece.

Quando enfrentamos problemas de lentidão na internet, quase sempre recorremos a reiniciar o roteador. Em alguns casos, isso pode funcionar. Às vezes, presumimos automaticamente que nosso provedor de serviços de internet (ISP) está limitando a velocidade da internet.Isso nem sempre acontece. Podemos simplesmente estar enfrentando um problema específico que está causando uma experiência ruim com a internet, mesmo que a velocidade da conexão pareça ótima em todos os testes de velocidade.

Foi exatamente isso que aconteceu comigo e, no fim das contas, a solução não foi a que eu esperava. Tudo o que eu precisava fazer era alinhar a Unidade Máxima de Transmissão (MTU) com os limites reais da minha conexão. Depois disso, o atraso desapareceu.

MTU define a carga IP máxima que pode atravessar o enlace sem danos.

As regras de segmentação e de tamanho excessivo do cabeçalho determinam o tamanho real do pacote.

MTU representa o maior pacote de dados em bytes que um dispositivo conectado à rede pode permitir sem fragmentação. Esse valor é normalmente definido como 1500 bytes para a maioria das redes Ethernet. O número 1500 não é arbitrário. Seu roteador assume que a rede é segura com base em limitações de projeto da estrutura Ethernet de décadas atrás, muitas das quais ainda são usadas hoje.

No entanto, 1500 bytes não se referem apenas ao tamanho dos seus dados, pois os pacotes naturalmente carregam dados adicionais que representam a sobrecarga do protocolo. No tráfego TCP típico, essa sobrecarga geralmente inclui 20 bytes para o cabeçalho IPv4 e outros 20 bytes para o cabeçalho TCP. Levando isso em consideração, você tem efetivamente uma permissão máxima de 1460 bytes para o seu pacote em um ambiente com MTU de 1500. Isso explica o tamanho máximo do segmento TCP (MSS) de 1460 bytes em redes padrão.

Os problemas surgem quando um pacote é maior que o ambiente MTU pelo qual precisa passar. A única maneira de ele passar com sucesso é se o roteador dividir o pacote em partes menores. Esse processo consome muitos recursos, exigindo mais processamento da CPU e espaço em cache, pois cada parte possui seu próprio cabeçalho IP e todas precisam ser remontadas no destino. O processo em si não reduz a largura de banda; no entanto, aumenta a complexidade e a sensibilidade da entrega de pacotes.

Em situações reais de internet, os caminhos disponíveis frequentemente reduzem o MTU utilizável para menos de 1500.

As tecnologias de embalagem e acesso reduzem o espaço de carga disponível.

Você pode presumir que 1500 bytes funcionam em todos os lugares, mas isso não é verdade. 1500 bytes é maior que a Unidade Máxima de Transmissão (MTU) usada em muitas conexões residenciais. A tecnologia Ponto a Ponto sobre Ethernet (PPPoE) é um padrão comum para algumas implantações de fibra óptica e muitas opções de DSL. Seu custo adicional de 8 bytes reduz a MTU efetiva para 1492, forçando a fragmentação se o seu roteador tiver que encaminhar pacotes de 1500 bytes por um túnel de 1492 bits.

Enquanto seus dados precisarem ser encapsulados em pacotes adicionais, isso afetará o espaço de carga útil real. Por exemplo, uma VLAN fornece uma tag de 4 bytes. Embora essa tag seja necessária para identificar a rede virtual para o tráfego, ela ainda reduz a carga útil. A tradução de endereços de rede em nível de operadora (CGNAT) e o DS-Lite também têm o mesmo efeito. No caso do DS-Lite, o roteamento do tráfego pela rede do seu provedor de internet, passando tráfego IPv4 dentro de pacotes IPv6, adiciona um cabeçalho extra. As VPNs transformam seu pacote original na carga útil de um novo pacote, sendo que o novo pacote requer um novo cabeçalho.

Todos esses casos são como adicionar embalagem extra a uma caixa que já possui sua própria embalagem, sem aumentar o tamanho do caminho que a caixa precisa percorrer. Ela só passará se for dividida.

Em redes móveis, a situação se complica porque o LTE e o 5G historicamente têm um limite inferior de 1500 bytes em comparação com o Ethernet. Dependendo da implementação da sua operadora, os valores de MTU variam entre 1420 e 1480. Geralmente, o limite de conexão é igual ao menor MTU encontrado ao longo do caminho, e enquanto o roteador não conseguir respeitar esse limite, você poderá sofrer fragmentação de pacotes ou perda silenciosa de pacotes. Essa é uma possível razão para a internet lenta..

Os mecanismos automáticos de ajuste de MTU nem sempre impedem falhas.

Detecção de caminho MTU, filtragem ICMP e comportamento de buraco negro

Existe uma solução automática anti-fragmentação que funciona muito bem, pelo menos em teoria. Chama-se Detecção de MTU de Caminho (PMTUD). Funciona assim: os dispositivos podem definir um bit "não fragmentar" ao enviar pacotes. Esse bit faz com que o roteador receptor responda com uma mensagem. ICMP Tipo 3 Código 4A fragmentação é necessária se o tamanho do pacote de destino exceder o MTU.

O problema é que, na prática, muitos firewalls bloqueiam o ICMP por padrão. Portanto, pacotes grandes são descartados e a filtragem do firewall impede que o remetente perceba que os pacotes eram grandes demais. Esse descarte de pacotes faz com que o TCP retransmita e crie tempos de rollback exponenciais. Essa situação é chamada de buraco negro de MTU, onde pacotes grandes falham consistentemente, mesmo que o tráfego pareça estar fluindo.

Os sistemas operacionais modernos tentam mitigar algumas falhas implementando o RFC 4821 Packetization Layer Path MTU Discovery (PLPMTUD) como um meio de sondar o tamanho do pacote sem depender do ICMP. Em alguns casos, a fragmentação não é tratada de forma eficaz por roteadores, equipamentos de ISPs e endpoints de VPN. Isso não aparece nos resultados dos testes de velocidade, mas o impacto real é que a variabilidade da latência continua a se acumular.

Medir e corrigir o MTU restaura o fluxo de pacotes de ponta a ponta sem problemas.

Desde que você entenda os cálculos, encontrar o MTU correto é fácil. Se precisar testar usando o comando ping, observe que o cabeçalho IPv4 tem 20 bytes e o ICMP adiciona 8 bytes, totalizando 28 bytes para o cabeçalho. Portanto, começando com uma carga útil de 1472 bytes, ao adicionar 28 bytes de IPv4 e ICMP, o total passa a ser 1500. Reduza o tamanho da carga útil a partir desse ponto até atingir um valor que não cause fragmentação. O MTU utilizável será 28 bytes mais a maior carga útil bem-sucedida.

Aqui está o comando do Windows:

ping 8.8.8.8 -f -l 1472

Eu uso `-f` para definir o bit `Não Fragmentar` e `-l` para especificar o tamanho da carga útil. O objetivo é continuar diminuindo o tamanho da carga útil até obter uma resposta consistente de sucesso. O comando equivalente no Linux é:

ping -M do -s 1472 8.8.8.8

No macOS, as coisas são um pouco diferentes porque os hashes não são tratados da mesma forma em todas as versões. Você obterá uma verificação de caminho MTU mais confiável usando ferramentas como mtr Via Homebrew.

Depois de definir o valor fixo desejado, é melhor configurar o MTU na interface WAN do seu roteador para não precisar configurar todos os seus dispositivos individualmente. Abaixo, você encontrará uma tabela com estimativas aproximadas para diferentes tipos de conexão: