MTUとは？ネットワーク通信で重要な理由｜確認方法・MSS・フラグメント・設定値の決め方を実務解説【トラブル事例付き】

MTU問題が引き起こすネットワークトラブル

style=”color:#334155;margin:0 0 1.5rem;font-size:18px;line-height:1.8;”>ネットワークトラブルの調査をしていると、通信はできているのに「なぜか遅い」「パケットロスが発生する」というケースに遭遇することがあります。回線帯域にも余裕があり、CPU使用率も問題ない。それでも通信品質が悪い場合、原因として疑われるのがMTU（Maximum Transmission Unit）です。

MTUの設定が適切でない場合、パケットのフラグメントが発生し、通信効率が大きく低下します。特にIPsecやGREトンネルを使ったVPN環境では、MTU問題が通信品質に直接影響するにもかかわらず、見落とされやすいポイントです。

この記事では、MTUの基本概念・フラグメント発生の仕組み・調査コマンド・環境別の対策まで、実務目線で体系的に解説します。

MTUとは何か

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MTUとは？基本概念をわかりやすく解説

style=”color:#334155;margin:0 0 1.5rem;font-size:18px;line-height:1.8;”>MTU（Maximum Transmission Unit）は、ネットワークインターフェースが一度に送信できるパケットサイズの最大値を指します。一般的なEthernetでは1500バイトがデフォルト値として広く使われています。

MTUはネットワーク層（L3）の概念ですが、実際には物理的な伝送媒体やプロトコルの制約を反映したものです。Ethernetフレームの最大サイズが1518バイト（ヘッダ+ペイロード）に対して、IPパケットとして運べる最大値が1500バイトになります。

フラグメントとは何か・なぜ問題になるのか

MTUより大きなパケットを送信しようとすると、ルータや機器がパケットを分割します。この処理をフラグメント（fragmentation）と呼びます。

フラグメント発生の例

2000バイトのパケットをMTU 1500の回線で送信する場合、以下のように分割されます。

送信データ   ：2000 bytes
MTU         ：1500 bytes

分割後：
  Fragment 1 ：1500 bytes（IPヘッダ + データ）
  Fragment 2 ： 500 bytes（IPヘッダ + 残りデータ）

受信側で再構築して元の2000バイトに戻す

フラグメントが引き起こす問題

DF（Don’t Fragment）ビットとPMTUD

TCPパケットにはDFビット（Don’t Fragment）が設定されており、「このパケットは分割しないで」という指示を持っています。経路上でMTUを超えた場合、ルータはパケットを破棄してICMPエラー（Type 3 Code 4：フラグメント必要）を返します。

この仕組みを使って経路上の最小MTUを自動検出するのがPMTUD（Path MTU Discovery）です。しかし、途中のFWがICMPをブロックしているとPMTUDが機能せず、通信が突然途絶えることがあります。これを「PMTUD ブラックホール」と呼びます。

MTUの確認方法

Windows

netsh interface ipv4 show subinterfaces

Bytes In  Bytes Out  Discards  Errors  MTU         Interface
--------  ---------  --------  ------  ----------  ---------------
...                                    1500         イーサネット
...                                    1500         Wi-Fi

MTU列を確認します。

Linux

ip link show
2: eth0:  mtu 1500 qdisc ...

# または ifconfig
ifconfig eth0 | grep mtu
  eth0: flags=...  mtu 1500

mtu 1500の部分を確認します。

Cisco IOS

show interfaces GigabitEthernet0/0
GigabitEthernet0/0 is up, line protocol is up
  Hardware is ..., address is ...
  MTU 1500 bytes, BW 1000000 Kbit/sec, ...

MTU 1500 bytesの行を確認します。

FortiGate

get system interface physical
== [ wan1 ]
        name: wan1  mode: static  ip: xx.xx.xx.xx/xx
        mtu: 1500  mtu-override: disable

MTU問題の調査方法（pingコマンド）

MTU問題はpingコマンドで調査できます。DFビットを立てた状態でサイズを変えながらpingを打ち、どのサイズで失敗するかを確認します。

Windows

ping -f -l 1472 8.8.8.8

MTUが小さい場合（フラグメントが発生する場合）：

Packet needs to be fragmented but DF set.
（フラグメントが必要ですが、DFビットが設定されています）

Linux

# DFビットを立てて1472バイトを送信
ping -M do -s 1472 8.8.8.8

# MTUが小さい場合の出力例
ping: local error: message too long, mtu=1400

最適なMTUサイズを二分探索で探す手順

経路上の実際のMTUがいくつかを調べるには、サイズを変えながらpingを打ち二分探索的に絞り込みます。

MTU問題が発生しやすいケースと原因

MTU問題の対策

対策1：インターフェースのMTUを調整する

トンネルインターフェースのMTUを、経路上で問題のないサイズに下げることでフラグメントを防ぎます。

! Cisco IOS：インターフェースのMTUを変更
Router(config)# interface Tunnel0
Router(config-if)# ip mtu 1400

! Linux：インターフェースのMTUを変更（一時的）
ip link set eth0 mtu 1400

! Linux：永続化（NetworkManager環境の場合）
nmcli connection modify "eth0" 802-3-ethernet.mtu 1400

対策2：MSSのクランプ設定（最も推奨）

MSS（Maximum Segment Size）はTCPのペイロードサイズの最大値です。TCP SYNパケットで交換されます。ルータでMSSを強制的に調整する（クランプする）ことで、フラグメントを防ぎつつUDPは影響なく通す方法です。MTUを直接変更できない場合でも使えるため、実務では最もよく使われる対策です。

! Cisco IOS：MSSクランプ設定
Router(config)# interface GigabitEthernet0/0
Router(config-if)# ip tcp adjust-mss 1360

! インターフェースの両側に設定するのが確実
Router(config)# interface Tunnel0
Router(config-if)# ip tcp adjust-mss 1360

対策3：ICMPのType 3を許可する

PMTUDが正常に機能するよう、ファイアウォールでICMP Type 3（Destination Unreachable）を許可します。特にCode 4（フラグメント必要）のメッセージが届かないとPMTUDブラックホールが発生します。

! Cisco IOS：ICMP Type 3を許可するACL例
ip access-list extended ALLOW_ICMP_UNREACH
 permit icmp any any unreachable
 permit icmp any any packet-too-big

MTU問題は意外と見落とされる

ネットワークトラブルの調査ではルーティング・VLAN・ACLなどに目が行きがちです。しかしMTUが原因のケースも多く存在します。特に以下の症状が出ているときはMTUを疑う価値があります。