Unidad de transmisión máxima
Tamaño del paquete más grande permitido en un segmento de red

En redes de computadoras , la unidad máxima de transmisión ( MTU ) es el tamaño de la unidad de datos de protocolo (PDU) más grande que se puede comunicar en una sola transacción de capa de red . [1] : 25  La MTU se relaciona con, pero no es idéntica al tamaño máximo de trama que se puede transportar en la capa de enlace de datos , por ejemplo, trama Ethernet .

Una MTU más alta se asocia con una sobrecarga reducida . Valores de MTU más bajos pueden reducir el retraso de la red . En muchos casos, la MTU depende de las capacidades de red subyacentes y se debe ajustar de forma manual o automática para no exceder estas capacidades. Los parámetros de MTU pueden aparecer en asociación con una interfaz o estándar de comunicaciones. Algunos sistemas pueden decidir la MTU en el momento de la conexión, por ejemplo, utilizando Path MTU Discovery .

Aplicabilidad

Las MTU se aplican a los protocolos de comunicaciones y a las capas de red . La MTU se especifica en términos de bytes u octetos de la PDU más grande que la capa puede transmitir. Los parámetros de MTU suelen aparecer asociados a una interfaz de comunicaciones ( NIC , puerto serie , etc.). Los estándares ( Ethernet , por ejemplo) pueden fijar el tamaño de una MTU; o los sistemas (como los enlaces serie punto a punto) pueden decidir la MTU en el momento de la conexión.

Las capas físicas y de enlace de datos subyacentes suelen añadir sobrecarga a los datos de la capa de red que se van a transportar, por lo que, para un tamaño de trama máximo determinado de un medio, es necesario restar la cantidad de sobrecarga para calcular la MTU de ese medio. Por ejemplo, con Ethernet, el tamaño de trama máximo es de 1518 bytes, de los cuales 18 bytes son de sobrecarga ( encabezado y secuencia de comprobación de trama ), lo que da como resultado una MTU de 1500 bytes.

Compensaciones

Una MTU mayor aporta mayor eficiencia porque cada paquete de red transporta más datos de usuario mientras que los costos generales del protocolo, como los encabezados o los retrasos subyacentes por paquete, permanecen fijos; la mayor eficiencia resultante significa una mejora en el rendimiento del protocolo en masa. Una MTU mayor también requiere el procesamiento de menos paquetes para la misma cantidad de datos. En algunos sistemas, el procesamiento por paquete puede ser una limitación crítica del rendimiento.

Sin embargo, esta ventaja tiene sus inconvenientes. Los paquetes grandes ocupan un enlace durante más tiempo que un paquete más pequeño, lo que provoca mayores retrasos en los paquetes posteriores y aumenta el retraso de la red y la variación del retraso . Por ejemplo, un paquete de 1500 bytes, el más grande que permite Ethernet en la capa de red, ocupa un módem de 14,4 k durante aproximadamente un segundo.

Los paquetes grandes también son problemáticos en presencia de errores de comunicación. Si no se utiliza una corrección de errores de reenvío , la corrupción de un solo bit en un paquete requiere que se retransmita todo el paquete, lo que puede resultar costoso. A una tasa de error de bits dada , los paquetes más grandes son más susceptibles a la corrupción. Su mayor carga útil hace que las retransmisiones de paquetes más grandes tomen más tiempo. A pesar de los efectos negativos en la duración de la retransmisión, los paquetes grandes aún pueden tener un efecto positivo neto en el rendimiento TCP de extremo a extremo. [2]

Protocolo de Internet

El conjunto de protocolos de Internet fue diseñado para funcionar con muchas tecnologías de red diferentes, cada una de las cuales puede utilizar paquetes de distintos tamaños. Si bien un host conocerá la MTU de su propia interfaz y posiblemente la de sus pares (a partir de los protocolos de enlace iniciales), inicialmente no conocerá la MTU más baja en una cadena de enlaces con otros pares. Otro problema potencial es que los protocolos de nivel superior pueden crear paquetes más grandes que los que admite incluso el enlace local.

IPv4 permite la fragmentación , que divide el datagrama en partes, cada una lo suficientemente pequeña como para adaptarse a una limitación de MTU específica. Este proceso de fragmentación se lleva a cabo en la capa de Internet . Los paquetes fragmentados se marcan para que la capa IP del host de destino sepa que debe volver a ensamblarlos en el datagrama original.

Para que un paquete se considere recibido, deben llegar todos los fragmentos. Si la red descarta algún fragmento, se pierde todo el paquete.

Cuando la cantidad de paquetes que se deben fragmentar o la cantidad de fragmentos es grande, la fragmentación puede causar una sobrecarga irrazonable o innecesaria. Por ejemplo, varias situaciones de tunelización pueden exceder la MTU por muy poco, ya que agregan solo el valor de un encabezado de datos. La adición es pequeña, pero ahora cada paquete debe enviarse en dos fragmentos, el segundo de los cuales lleva muy poca carga útil. Se está moviendo la misma cantidad de carga útil, pero cada enrutador intermedio debe reenviar el doble de paquetes.

El Protocolo de Internet exige que los hosts puedan procesar datagramas IP de al menos 576 bytes (para IPv4) o 1280 bytes (para IPv6). Sin embargo, esto no impide que las capas de enlace con una MTU menor que esta MTU mínima transmitan datos IP. Por ejemplo, según la especificación de IPv6, si una capa de enlace en particular no puede entregar un datagrama IP de 1280 bytes en una sola trama, entonces la capa de enlace debe proporcionar su propio mecanismo de fragmentación y reensamblado, separado del mecanismo de fragmentación IP, para garantizar que un datagrama IP de 1280 bytes pueda entregarse, intacto, a la capa IP.

MTU para medios comunes

En el contexto del Protocolo de Internet , MTU se refiere al tamaño máximo de un paquete IP que se puede transmitir sin fragmentación a través de un medio determinado. El tamaño de un paquete IP incluye los encabezados IP pero excluye los encabezados de la capa de enlace. En el caso de una trama Ethernet, esto agrega una sobrecarga de protocolo de 18 bytes, o 22 bytes con una etiqueta IEEE 802.1Q para etiquetado VLAN o clase de servicio .

La MTU no debe confundirse con el tamaño mínimo de datagrama (en una sola pieza o en fragmentos) que todos los hosts deben estar preparados para aceptar. Este es de 576 bytes para IPv4 [ 1] : 24  y de 1280 bytes para IPv6 [3] : 25 

Medios para el transporte IPUnidad máxima de transmisión (bytes)Notas
MTU de ruta IPv4 de InternetAl menos 68, [1] : 24  máximo de 64 KiB [1] : 12 Los sistemas pueden utilizar Path MTU Discovery [4] para encontrar la MTU de ruta real. El enrutamiento desde una MTU mayor a una MTU menor provoca fragmentación de IP .
MTU de ruta IPv6 de InternetAl menos 1280, [3] máximo de 64 KiB, pero los jumbogramas opcionales llegan hasta 4 GiB [5]Los sistemas deben utilizar Path MTU Discovery [3] para encontrar la MTU de ruta real, a menos que no se supere la MTU mínima (1280 bytes).
Los jumbogramas son paquetes con una opción de carga útil Jumbo para permitir la transmisión de cargas útiles de entre 65 536 y 4 294 967 295 octetos de longitud.
X.25Mínimo 576 (envío) o 1600 (recepción) [6]
Ethernet versión 21500 [7]Casi todas las implementaciones de IP sobre Ethernet utilizan el formato de trama Ethernet II .
Ethernet con LLC y SNAP1492 [8]
Tramas gigantes de Ethernet1501–9202 [9] o más [10]El límite varía según el proveedor. Para una interoperabilidad correcta, los marcos no deben ser más grandes que el tamaño máximo de marco admitido por cualquier dispositivo en el segmento de red . [11]
PPPoE versión 21492 [12]MTU Ethernet II (1500) menos encabezado PPPoE (8); existen extensiones
DS-Lite sobre PPPoE1452MTU Ethernet II (1500) menos encabezado PPPoE (8) y encabezado IPv6 (40)
Tramas gigantes PPPoE1493–9190 o más [13]MTU de trama gigante Ethernet (1501–9198) sin encabezado PPPoE (8)
Wi-Fi IEEE 802.11 (WLAN)2304 [14]El tamaño máximo de MSDU es 2304 antes del cifrado. WEP agregará 8 bytes, WPA-TKIP 20 bytes y WPA2-CCMP 16 bytes. Consulte también Mecanismos de agregación de tramas en 802.11n.
Red en anillo (802.5)4464
Inversión extranjera directa4352 [4]

Tamaño máximo de trama de Ethernet

La MTU de IP y el tamaño máximo de trama de Ethernet se configuran por separado. En la configuración de un conmutador Ethernet, la MTU puede hacer referencia al tamaño máximo de trama de Ethernet. En los enrutadores basados ​​en Ethernet, la MTU normalmente hace referencia a la MTU de IP. Si se permiten tramas gigantes en una red, la MTU de IP también debe ajustarse hacia arriba para aprovechar esto.

Dado que el paquete IP se transporta mediante una trama Ethernet, esta debe ser más grande que el paquete IP. Con la sobrecarga normal de una trama Ethernet sin etiquetar de 18 bytes y una carga útil de 1500 bytes, el tamaño máximo de la trama Ethernet es de 1518 bytes. Si se debe transportar un paquete IP de 1500 bytes a través de una conexión Ethernet etiquetada, el tamaño máximo de la trama Ethernet debe ser de 1522 bytes debido al mayor tamaño de una trama etiquetada 802.1Q. 802.3ac aumenta el tamaño máximo de la trama Ethernet estándar para adaptarse a esto.

Descubrimiento de MTU de ruta

El Protocolo de Internet define la MTU de una ruta de transmisión de Internet como la MTU más pequeña admitida por cualquiera de los saltos de la ruta entre un origen y un destino. Dicho de otro modo, la MTU de la ruta es el tamaño de paquete más grande que puede atravesar esta ruta sin sufrir fragmentación.

Path MTU Discovery es una técnica para determinar la MTU de la ruta entre dos hosts IP, definida tanto para IPv4 [4] como para IPv6 [15] . Funciona enviando paquetes con la opción DF (no fragmentar) en el encabezado IP establecido. Cualquier dispositivo a lo largo de la ruta cuya MTU sea menor que el paquete descartará dichos paquetes y enviará de vuelta un mensaje ICMP Destination Unreachable (Datagram Too Big) que indica su MTU. Esta información permite al host de origen reducir su MTU de ruta asumida de manera adecuada. El proceso se repite hasta que la MTU se vuelve lo suficientemente pequeña como para atravesar toda la ruta sin fragmentación.

La Ethernet estándar admite una MTU de 1500 bytes y la implementación de Ethernet que admite tramas gigantes permite una MTU de hasta 9000 bytes. Sin embargo, los protocolos de borde como PPPoE reducirán este valor. Path MTU Discovery expone la diferencia entre la MTU que ven los nodos finales de Ethernet y la MTU de ruta.

Desafortunadamente, un número cada vez mayor de redes descartan el tráfico ICMP (por ejemplo, para evitar ataques de denegación de servicio ), lo que impide que funcione el descubrimiento de MTU de ruta. El descubrimiento de MTU de ruta de capa de paquetización [16] [17] es una técnica de descubrimiento de MTU de ruta que responde de manera más robusta al filtrado ICMP. En una red IP, la ruta desde la dirección de origen a la dirección de destino puede cambiar en respuesta a varios eventos ( equilibrio de carga , congestión , interrupciones , etc.) y esto podría dar como resultado que la MTU de ruta cambie (a veces repetidamente) durante una transmisión, lo que puede introducir más pérdidas de paquetes antes de que el host encuentre una nueva MTU confiable.

Una falla en Path MTU Discovery puede provocar que algunos sitios que estén detrás de firewalls mal configurados no sean accesibles. Una conexión con una MTU no coincidente puede funcionar con un volumen bajo de datos, pero puede fallar tan pronto como un host envíe un bloque grande de datos. Por ejemplo, con Internet Relay Chat, un cliente que se conecta puede ver los mensajes iniciales hasta el ping inicial (enviado por el servidor como medida anti-spoofing), pero no obtener respuesta después de eso. Esto se debe a que el gran conjunto de mensajes de bienvenida enviados en ese punto son paquetes que exceden la MTU de la ruta. Es posible que se pueda solucionar esto, dependiendo de qué parte de la red se controle; por ejemplo, se puede cambiar el MSS ( tamaño máximo de segmento ) en el paquete inicial que configura la conexión TCP en el firewall.

En otros contextos

A veces se utiliza MTU para describir los tamaños máximos de PDU en capas de comunicación distintas de la capa de red.

  • Cisco Systems y MikroTik utilizan L2 MTU para el tamaño máximo de trama. [18] [19]
  • Dell / Force10 utiliza MTU para el tamaño máximo de cuadro. [20]
  • Hewlett-Packard utilizó solo MTU para el tamaño máximo de trama, incluida la etiqueta IEEE 802.1Q opcional . [21]
  • Juniper Networks utiliza varios términos MTU: MTU de interfaz física (MTU L3 más cierta sobrecarga de protocolo no especificada), MTU de interfaz lógica (consistente con la MTU de IETF) y MTU máxima (tamaño máximo de trama configurable para tramas gigantes). [22]

La transmisión de un paquete en un segmento de red física que es más grande que la MTU del segmento se conoce como jabber . Esto casi siempre es causado por dispositivos defectuosos. [23] Los conmutadores de red y algunos concentradores repetidores tienen una capacidad incorporada para detectar cuando un dispositivo está jabberando. [24] [25]

Referencias

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  14. ^ 802.11-2012, página 413, sección 8.3.2.1; página 381 "El campo Frame Body es de tamaño variable. El tamaño máximo del cuerpo del marco está determinado por el tamaño máximo de MSDU (2304 octetos), más la longitud del campo Mesh Control (6, 12 o 18 octetos) si está presente, el tamaño máximo de MMPDU sin cifrar excluyendo el encabezado MAC y FCS (2304 octetos) o el tamaño máximo de A-MSDU (3839 o 7935 octetos, según la capacidad de la STA), más cualquier sobrecarga de encapsulación de seguridad".
  15. ^ J. McCann; S. Deering ; J. Mogul (julio de 2017). R. Hinden (ed.). Path MTU Discovery for IP version 6. IETF . doi : 10.17487/RFC8201 . STD 87. RFC 8201. Estándar de Internet 87. Obsoleto RFC 1981.
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  23. ^ jabber, The Network Encyclopedia , consultado el 28 de julio de 2016
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  • Marc Slemko (18 de enero de 1998). «Path MTU Discovery and Filtering ICMP». Archivado desde el original el 9 de agosto de 2011. Consultado el 2 de septiembre de 2007 .
  • Ajuste de la MTU/RWin para usuarios de banda ancha de Orange
  • Cómo configurar el valor TCP MSS usando iptables
  • mturoute: una utilidad de consola para depurar problemas de mtu
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