Verständnis: UDP-Paketverlust im Upstream

[brawlfor]

Hallo zusammen,

wir sind vor einigen Tagen umgezogen und haben am neuen Anschluss einige Probleme, die ich nun zwar eingegrenzt, bisher aber noch nicht ganz verstanden habe.

Problem:
* konstanter Paketverlust im Upstream (1-5%) bei Videokonferenzen und Computerspielen, der zu Stoßzeiten (abends) noch zunimmt
* Speedtests (z.B. Ookla) zeigen mir bei Auslastung eine ungewöhnlich hohe Latenz (200-250ms), während der Upstream kaum erhöht ist. Ich dachte, dass ich diese Form von Bufferbloat (?) ignorieren kann, solange der Upstream nicht ausgelastet wird, liste dieses Phänomen hier der Vollständigkeit halber aber einmal auf.

Erkenntnisse:
* Paketverlust tritt bei VPN-Nutzung nicht bzw. in viel geringerem Maße auf --> damit scheiden für mich Probleme im lokalen Netzwerk aus (wir haben hier auch bereits diverse Router, Kabel und Clients durchgetestet, die an anderen Standorten problemlos funktionieren)
* Mithilfe von Wireshark sehe ich, dass es zu einer hohen Zahl an TCP-Retransmissions komme. Verlorene UDP-Pakete konnte ich mit meinen technischen Fähigkeiten nicht messen, aber gerade um diese scheint es ja in den echtzeitbasierten Anwendungen, die Paketverlust verzeichnen (Videokonferenzen, Gaming), zu gehen.


Aus meiner Sicht fällt das Ganze aufgrund in die Zuständigkeit unseres ISP (regionaler Anbieter, Vectoring-Anschluss), der hier aber gerade auf Zeit spielt. Für mich sieht das nach einer Überlastung bzw. Traffic Shaping aus. Konkret frage ich mich, welchen technischen Grund es dafür gibt, dass dieser Paketverlust nur in eine Richtung (Upstream) vorliegt? Ich erhoffe mir von dieser Erkenntnis eine bessere Ausgangsposition im Gespräch mit dem ISP. Bei Freunden, die einige Häuser von uns entfernt wohnen und ebenfalls bei diesem ISP sind, treten dieselben Probleme auf. Diese stören aber im Alltag nicht, da in diesem Haushalt kaum echtzeitbasierte Anwendungen anfallen und das Internet vor allem zum Videostreaming genutzt wird.

Habt im Voraus vielen Dank für eure Hilfe! Falls ich wichtige Informationen vergessen haben sollte, liefere ich diese natürlich gerne nach.

 

[Barungar]

Mithilfe von Wireshark sehe ich, dass es zu einer hohen Zahl an TCP-Retransmissions komme. Verlorene UDP-Pakete konnte ich mit meinen technischen Fähigkeiten nicht messen, aber gerade um diese scheint es ja in den echtzeitbasierten Anwendungen, die Paketverlust verzeichnen (Videokonferenzen, Gaming), zu gehen.

Erstmal eine technische Info... es gibt keine verlorenen UDP-Pakete, daher kannst Du auch keine "messen". Ein verlorenes Paket ist eine Eigenschaft von TCP. Nur TCP garantiert, dass ein Paket ankommt, wenn es das nicht tut, wird es erneut übertragen.

UDP fällt in die Kategorie "fire and forget". Sprich ein UDP-Paket wird vom IP-Stack abgesandt und damit ist es "vergessen" oder egal, was damit passiert. Es müssen sich höheren Schichten darum kümmern.

Das erstmal vorab.

Aus meiner Sicht fällt das Ganze aufgrund in die Zuständigkeit unseres ISP (regionaler Anbieter, Vectoring-Anschluss), der hier aber gerade auf Zeit spielt.

Dein ISP ist zumindest der erste Ansprechpartner für Dich, wenn es um "Probleme" geht. Das ist korrekt, weil er ist Dein "Vertragspartner", der Dir eine zugesagte Leistung schuldet.


Darüber hinaus sind hohe Latenzen und Paketverluste häufig ein Zeichen für eine Überlastsituation in einem Netzwerk.

Nun hast Du schon gesagt, dass es Dir scheint, dass bei VPN-Nutzung die Werte besser aussehen. Alle? Also Latenz und Verlust oder nur einer der beiden?

Es wäre ggf. auch noch interessant, ob das auffällige Verhalten (Latenz und Paketverlust) zu allen Zielen auftritt, oder nur zu bestimmen. Ebenso könnte ein "traceroute" interessant Aufschlüsse liefern, ab welchem Hop die Latenz bzw. der Verlust eintritt.

Was liefert z.B. ein:
tracert 8.8.8.8
oder
tracert 1.1.1.1
als Ergebnis, Du darfst die IP - die Dich identifizieren würde gerne maskieren im Output.

Ein hübscher tarcert sieht dann so aus:


oder so

 

[brawlfor]

Danke dir für deine Antwort!
Dann hatte ich das mit UDP bisher falsch verstanden. Ich war davon ausgegangen, dass es auch bei UDP zu verlorenen Paketen kommen kann, diese dann eben aber verworfen und nicht erneut übertragen werden können, weil UDP im Gegensatz zu TCP verbindungslos funktioniert. Um dennoch UDP-Paketverlust messen zu können, stieß ich in verschiedenen Foren auf die Empfehlung, mit iPerf die Situation direkt an einem Server und meinem Client im Vergleich zu beobachten, was eben aber meine technischen Fähigkeiten bzw. Möglichkeiten übersteigt, weshalb ich hier aufgehört habe, mich einzuarbeiten.

Die Latenzen und Traceroutes sind mit und ohne VPN unauffällig. Latenzprobleme ergeben sich hier erst bei Auslastung des Upstreams. Mit einem Setup aus Modem und Router mit OpenWRT bekomme ich diese Schwankungen auch in den Griff, weshalb ich davon ausgehe, dass es sich um gewöhnlichen Bufferbloat handelt, mit dem meine aktuelle Hardware (Fritzbox 7590 AX) eben nicht so gut zurechtkommt wie die OpenWRT-Lösung. Weil wir den Upstream aber in den oben genannten Einsatzzwecken kaum auslasten (in der Regel nicht mehr als 5 von möglichen 40 Mbit/s im Upstream), stört mich der Bufferbloat hier kaum.
Der Packet Loss tritt auch bei der Variante Modem+OpenWRT-Router weiter auf und verschwindet hier ebenso, sobald ich mich per VPN verbinde. Der Packet Loss tritt zu allen Zeiten auf, verschlimmert sich dann nur zu den Stoßzeiten und steigt hier auf 10-15%.

Edit: Im Anhang noch der Traceroute (meine IP und ISP-Netzwerk geblurred)

 

[blurrrr]

Was @Barungar wohl eher meinte ist, dass es "technisch" gesehen keine "verlorenen" Pakete gibt (da niemand prüft, ob sie jemals angekommen sind = man weiss es einfach nicht). Mach einfach mal ein entsprechendes Ticket bei Deinem Provider auf

P.S.: Ich denke, mit Begrifflichkeiten wie "Bufferbloat" bist Du auf der völlig falschen Spur (vor allem bei Werten wie 40Mbit im Upload)

 

[Barungar]

@blurrrr Korrekt... das meinte ich. Natürlich kann ein UDP-Paket grundsätzlich verloren gehen. Aber das wird vom IP-Stack nicht weiter nachverfolgt bzw. geprüft. UDP-Pakete werden abgesendet und das war es. Wenn sie ankommen gut, wenn nicht pech.

Bei TCP "garantiert" der IP-Stack das jedes abgesandt Pakete auch beim Empfänger ankommt, und wenn er es mehrfach senden muss. Daher wird vom Empfänger auch jedes TCP-Paket mit einem eineindeutigen ACK bestätigt. Wenn das ACK nach einer definierten Zeit nicht angekommen ist, sendet der Absender das Paket nochmal. Bis er ein ACK für das Paket erhält.

@brawlfor Ich bin mir nicht sicher, ob Du gesagt hast, wieviel Bandbreite Dir zur Verfügung steht. 12ms als kleinsten Wert habe ich schon länger nicht mehr gesehen. Und die Werte kommen bereits ab dem ersten Hop nach Deinem Router. Dein Router selbst ist noch <1 ms, was genau "richtig" ist.

Einen Verlust eines Paketes gab es jetzt bei dem traceroute auch nicht, sonst wäre da ein "*" anstatt eines Wertes gewesen.

 

[brawlfor]

Vielen Dank für eure Antworten!

Ich habe heute Nachmittag mal einen Ookla-Speedtest von dieser Leitung mit dem Ergebnis einer Freundin verglichen, die in einem anderen Viertel wohnt und beim selben Anbieter ist. Während wir unter Last einen Ping von 200-250 haben, bleibt ihre Latenz weiterhin bei 13. Spricht das (zusammen mit dem Test mit/ohne VPN) für eine Überlastung recht nah am lokalen Netzwerk, z.B. am DSLAM? Bei ihr liegt der Ping für die einzelnen Hops innerhalb des ISP-Netzes bei 5-10ms.

Speedtests zeigen an, dass die vertraglich zugesicherte Bandbreite (100/40 Mbit/s) ankommen. Da uns das nächstgrößere Paket (250/50) nicht angeboten werden konnte, wird die Leitungskapazität wohl irgendwo dazwischen liegen (FB zeigt rund 120/52 an). Der Vollständigkeit halber hänge ich noch die DSL-Statistiken und das Spektrum aus der Fritzbox an.

Edit: Wäre es denn technisch möglich, z.B. durch eine Überlastung des Netzwerks, Shaping durch den ISP o.ä., dass TCP-Pakete keine Probleme bereiten - dahin gehen auch die Wireshark-Logs, die innerhalb von fünf 60min-Messungen (unterschiedliche Tage und Tageszeiten) nur wenige Transmissions und keine bis kaum verlorene Pakete aufweisen -, UDP-Pakete hingegen in Massen - je nach Tageszeit eben 1-15% Paketverlust, die in Webex oder Onlinespielen angezeigt werden - nicht ankommen?

 

[UdoAA]

Welche FritzOS Version verwendest Du denn bei Deiner 7590AX?
Ich habe die 7.56 installiert und hatte auch mal Ruckler in einer Audio-Konferenz.
Da die Fritzbox aber auch über 100 Tage lief habe ich sie mal neugestartet und seitdem gehts wieder.

 

[brawlfor]

Genau, ich verwende die aktuelle 7.56. Leider half auch das mehrfache Neustarten (und Zurücksetzen) des Routers nicht.