Cisco MTU,MSS調整とフラグメンテーション制御の関係について解説

2025年9月29日2025年10月2日

動作確認環境

Cisco C891FJ-K9
- IOS 15.9(3)M10

MTU、MSS に関する説明の多くが分かりにくい

Cisco 機器構築案件において PPPoE、IPsec VPN、GRE などを構成する場合、Cisco 機器のインターフェース設定にて MTU や MSS の設定値を調整することがあります。MTU や MSS に関する説明をしているサイトは多くありますが、本質的に分かりやすい説明は少ないように感じます。

ここでは MTU、MSS とフラグメンテーションとは何か、ネットワーク機器において MTU、MSS を設定すると通信にどう影響するのかについて改めて整理します。

MTU、MSS とは

MTU とは、ネットワーク機器や端末が転送できる最大伝送ユニット（Maximum Transmit Unit）です。一般的には、IP ヘッダーを含む IP パケットサイズです。MTU は (L3) インターフェース毎に設定されます。Cisco ルータ・スイッチや一般的な PC では MTU のデフォルト値は 1,500 バイトになっています。

MSS とは、TCP における概念であり、TCP の最大セグメントサイズ (最大ペイロード(データ)サイズ) のことです。MSS は MTU から IP ヘッダ(20バイト)と TCP ヘッダ(20バイト) を除いたサイズ(1460バイト)といえます。

イーサネット(L2)ヘッダ(14バイト)とFCS(4バイト)を考慮すると合計 1518 バイトになります。dot1q vlanタグを使用する場合は更に 4 バイト追加されて 1522 バイトになります。

MTU チェックとフラグメンテーション

Cisco 機器においては MTU チェックは入力・出力インターフェースの双方で行われます。

入力インターフェースで MTU を超えるパケットを受信した場合、そのパケットは破棄されます。

出力インターフェースにて MTU を超えるパケットを出力する場合、そのパケットは分割されて送信されます。
この動作をフラグメンテーションと呼びます。

フラグメンテーションされたパケットを受信する端末では、分割されたパケットを元通りのパケットに戻す処理である再編成(リアセンブル) が行われます。

フラグメンテーションが発生すると、ネットワーク機器や端末で余計なリソースを使用する必要があったり、通信遅延が発生したりするなどのデメリットがあるため、フラグメンテーションの発生は避けるべきであるとされています。

機種によって動作仕様が異なる可能性があるため、正確には該当機種の公式ドキュメントを確認してください。

MSS はデータを送受信する端末で使用する値

ネットワーク機器で MSS (に関する) 設定をすることができるため、MSS はネットワーク機器の動作に影響する値と思われるかもしれませんが、MSS はデータ送受信を行う端末ペアで使用される値です。端末間において TCP 通信を行う際の最初のスリーウェイハンドシェイクの段階で MSS の値がネゴシエートされ、以後取り決められた MSS でデータが送受信されます。

端末間での MSS ネゴシエートの流れは以下です。

STEP

【SYN】端末A からの MSS の送信、端末B の MSS 決定

端末A はスリーウェイハンドシェイクの SYN パケットにおける TCP Option にて MSS を送信します。端末B は受信した MSS の値と自身の (インターフェースの MTU – 40) の値を比較し、値がより小さい方を自身の MSS として採用します。

以下は SYN パケットの中身です。TCP Option として MSS が存在することを確認できます。

STEP

【SYN, ACK】端末B からの MSS の送信、端末A の MSS 決定

端末B はスリーウェイハンドシェイクの SYN, ACK パケットにおける TCP Option にて MSS を送信します。端末A は受信した MSS の値と自身の (インターフェースの MTU – 40) の値を比較し、値がより小さい方を自身の MSS として採用します。

以下は SYN, ACK パケットの中身です。TCP Option として MSS が存在することを確認できます。

STEP

取り決められた MSS でのデータ通信を実施

端末間で MSS が決定されたら、その MSS に基づいて端末間でデータ通信が行われます。

フラグメンテーションが発生する場合と防止策

上で端末間で MSS がネゴシエートされてデータ通信が行われると説明しました。これはそれぞれの端末にてフラグメンテーションが発生しないことを目的とした動作仕様です。しかし、通信経路となるネットワークの MTU は考慮されていないため、ネットワーク内の MTU が小さい場合ネットワーク内にてフラグメンテーションが発生する可能性があります。

ネットワーク内の MTU が (端末の MSS + 40) より小さい場合、ネットワーク内にてフラグメンテーションが発生します。

「+ 40」は IP ヘッダ (20 バイト)、TCP ヘッダ (20 バイト) 分です。

ネットワーク内でのフラグメンテーションを防止するために、Cisco 機器の場合はインターフェースにて MSS の設定(ip tcp adjust-mss) を行います。

「ip tcp adjust-mss」設定の動作仕様とは

上でも記載しましたが、MSS は端末からの送信されるデータサイズを決定するパラメータです。Cisco 機器における MSS の設定である「ip tcp adjust-mss」がどのように端末の MSS に影響するのかを説明します。

端末間ではスリーウェイハンドシェイクにおける SYN パケット及び SYN, ACK パケットの TCP Option で MSS の値を相手に伝えていました。Cisco 機器の (L3) インターフェースにて「ip tcp adjust-mss」を設定すると、このインターフェースを通る SYN パケット、及び SYN, ACK パケットの TCP Option の MSS の値が「ip tcp adjust-mss」で設定した値に書き換えられます。

以下図は経路上のルータで「ip tcp adjust-mss 1000」を設定した場合の動作を示しています。