Unidad máxima de transmisión

En redes informáticas, la unidad de transmisión máxima (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.. La MTU se relaciona, pero no es idéntica, al tamaño máximo de trama que se puede transportar en la capa de enlace de datos, p. marco de Ethernet.

Una MTU más grande se asocia con una sobrecarga reducida. Los valores de MTU más pequeños pueden reducir el retraso de la red. En muchos casos, la MTU depende de las capacidades de la red subyacente y debe ajustarse manual o automáticamente para no exceder estas capacidades. Los parámetros de MTU pueden aparecer en asociación con una interfaz o estándar de comunicaciones. Algunos sistemas pueden decidir MTU en el momento de la conexión, p. utilizando Path MTU Discovery.

Aplicabilidad

Las MTU se aplican a los protocolos de comunicación y 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 seriales punto a punto) pueden decidir la MTU en el momento de la conexión.

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

Compensaciones

Una MTU más grande brinda una mayor eficiencia porque cada paquete de red transporta más datos de usuario, mientras que los gastos 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 masivo. Una MTU más grande también requiere el procesamiento de menos paquetes para la misma cantidad de datos. En algunos sistemas, el procesamiento por paquete puede ser una limitación de rendimiento crítica.

Sin embargo, esta ganancia tiene sus inconvenientes. Los paquetes grandes ocupan un enlace lento 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 permitido por Ethernet en la capa de red, conecta 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 la 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 neto positivo en el rendimiento de TCP de extremo a extremo.

Protocolo de Internet

El conjunto de protocolos de Internet se diseñó para funcionar con muchas tecnologías de red diferentes, cada una de las cuales puede usar paquetes de diferentes 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 el enlace local.

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

Todos los fragmentos de un paquete deben llegar para que el paquete se considere recibido. Si la red pierde 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 mueve la misma cantidad de carga útil, pero cada enrutador intermedio tiene que reenviar el doble de paquetes.

El Protocolo de Internet requiere 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, de acuerdo con la especificación de IPv6, si una capa de enlace en particular no puede entregar un datagrama IP de 1280 bytes en un solo marco, entonces la capa de enlace debe proporcionar su propio mecanismo de fragmentación y reensamblaje, independiente del mecanismo de fragmentación de IP. para garantizar que un datagrama IP de 1280 bytes se pueda entregar, 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 en un medio determinado. El tamaño de un paquete IP incluye encabezados IP pero excluye los encabezados de la capa de enlace. En el caso de una trama Ethernet, esto agrega una sobrecarga 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 que todos los hosts deben estar preparados para aceptar. Esto es de 576 bytes para IPv4 y de 1280 bytes para IPv6.

Tamaño máximo de trama de Ethernet

El tamaño máximo de trama IP MTU y Ethernet se configuran por separado. En la configuración del conmutador Ethernet, MTU puede referirse al tamaño máximo de trama de Ethernet. En los enrutadores basados en Ethernet, MTU normalmente se refiere a IP MTU. 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 es transportado por una trama Ethernet, la trama Ethernet tiene que ser más grande que el paquete IP. Con la sobrecarga normal de trama Ethernet sin etiquetar de 18 bytes, el tamaño máximo de trama de Ethernet es de 1518 bytes. Si se va a transportar un paquete IP de 1500 bytes a través de una conexión Ethernet etiquetada, el tamaño máximo de la trama Ethernet debe ser 1522 debido al mayor tamaño de una trama etiquetada 802.1Q. 802.3ac aumenta el tamaño de trama máximo de Ethernet estándar para adaptarse a esto.

Descubrimiento de MTU de ruta

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

Path MTU Discovery es una técnica para determinar la ruta MTU entre dos hosts IP, definida tanto para IPv4 como para IPv6. Funciona enviando paquetes con la opción DF (no fragmentar) en el conjunto de encabezado IP. Cualquier dispositivo a lo largo de la ruta cuya MTU sea más pequeña que el paquete descartará dichos paquetes y devolverá un mensaje ICMP Destino inalcanzable (datagrama demasiado grande) que indica su MTU. Esta información permite que el host de origen reduzca su MTU de ruta supuesta de manera adecuada. El proceso se repite hasta que la MTU se vuelve lo suficientemente pequeña como para atravesar la ruta completa sin fragmentación.

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 fronterizos como PPPoE reducirán esto. Path MTU Discovery expone la diferencia entre la MTU vista por los nodos finales de Ethernet y la Path MTU.

Desafortunadamente, un número cada vez mayor de redes eliminan el tráfico ICMP (por ejemplo, para evitar ataques de denegación de servicio), lo que impide que funcione la detección de rutas MTU. Descubrimiento de MTU de ruta de capa de paquetización es una técnica de descubrimiento de MTU de ruta que responde más sólidamente al filtrado ICMP. En una red IP, la ruta desde la dirección de origen hasta la dirección de destino puede cambiar en respuesta a varios eventos (equilibrio de carga, congestión, interrupciones, etc.) y esto podría provocar que la MTU de la ruta cambie (a veces repetidamente) durante una transmisión., lo que puede introducir más caídas de paquetes antes de que el host encuentre una nueva MTU confiable.

Una falla de Path MTU Discovery conlleva el posible resultado de hacer que algunos sitios detrás de firewalls mal configurados sean inalcanzables. Una conexión con MTU no coincidente puede funcionar para datos de bajo volumen pero fallar tan pronto como un host envía un gran bloque de datos. Por ejemplo, con Internet Relay Chat, un cliente que se conecta puede ver los mensajes iniciales hasta el ping inicial incluido (enviado por el servidor como medida contra la suplantación de identidad), pero no obtener respuesta después de eso. Esto se debe a que el gran conjunto de mensajes de bienvenida que se envían en ese punto son paquetes que superan la MTU de la ruta. Es posible que se pueda evitar esto, según la parte de la red que se controle; por ejemplo, se puede cambiar el MSS (tamaño máximo de segmento) en el paquete inicial que configura la conexión TCP en el cortafuegos de uno.

En otros contextos

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

• Sistemas Cisco y Mikro Uso de tiburones L2 MTU para el tamaño máximo del marco.
• Uso de Dell/Force10 MTU para el tamaño máximo del marco.
• Hewlett Packard utilizado sólo MTU para el tamaño máximo del marco incluyendo la etiqueta opcional IEEE 802.1Q.
• Juniper Networks utilizan varios términos de MTU: Físico MTU (L3 MTU más algunos protocolos no especificados) Interfaz lógica MTU (consistente con IETF MTU) y MTU máximo (máximo tamaño de marco configurable para marcos jumbo).

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. Los conmutadores de red y algunos concentradores repetidores tienen una capacidad integrada para detectar cuando un dispositivo está parloteando.