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Unidad de transmisión máxima

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 d...

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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 la 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, una trama Ethernet .

Un MTU mayor se asocia con una menor sobrecarga . Valores de MTU menores pueden reducir la latencia de la red . En muchos casos, el MTU depende de las capacidades de la red subyacente y debe ajustarse manual o automáticamente para no exceder dichas capacidades. Los parámetros de MTU pueden aparecer asociados a una interfaz o estándar de comunicaciones. Algunos sistemas pueden determinar el MTU en el momento de la conexión, por ejemplo, mediante el descubrimiento de MTU de ruta .

Aplicabilidad

Las MTU se aplican a los protocolos de comunicación y a las capas de red . La MTU se especifica en bytes u octetos de la PDU más grande que la capa puede transmitir. Los parámetros de MTU suelen aparecer asociados a una interfaz de comunicación ( NIC , puerto serie , etc.). Los estándares ( Ethernet , por ejemplo) pueden fijar el tamaño de una MTU; o bien, los sistemas (como los enlaces serie punto a punto) pueden determinar 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 tanto, para un tamaño máximo de trama determinado en un medio, es necesario restar la cantidad de sobrecarga para calcular la MTU de ese medio. Por ejemplo, en Ethernet, el tamaño máximo de trama es de 1518 bytes, de los cuales 18 bytes corresponden a la sobrecarga ( encabezado y secuencia de comprobación de trama ), lo que da como resultado una MTU de 1500 bytes.

Compensaciones

Una MTU mayor proporciona mayor eficiencia, ya que cada paquete de red transporta más datos de usuario, mientras que los gastos generales del protocolo, como las cabeceras o los retardos subyacentes por paquete, permanecen fijos. Esta mayor eficiencia se traduce en una mejora del 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 los paquetes pequeños, lo que provoca mayores retrasos en los paquetes subsiguientes e incrementa la latencia y la variabilidad de la red . Por ejemplo, un paquete de 1500 bytes, el máximo permitido por Ethernet en la capa de red, ocupa un módem de 14,4 kbps durante aproximadamente un segundo.

Los paquetes grandes también presentan problemas en presencia de errores de comunicación. Si no se utiliza corrección de errores hacia adelante , la corrupción de un solo bit en un paquete requiere la retransmisión completa del mismo, lo cual puede resultar costoso. Con una tasa de error de bits determinada , los paquetes más grandes son más susceptibles a la corrupción. Su mayor carga útil hace que las retransmisiones de paquetes grandes sean más largas. 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 se diseñó para funcionar sobre diversas tecnologías de red, 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 intercambios iniciales de claves), 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 de mayor tamaño del que admite incluso el enlace local.

IPv4 permite la fragmentación , que divide el datagrama en fragmentos, cada uno lo suficientemente pequeño como para cumplir con 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 reconstruirlos para formar el datagrama original.

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

Cuando la cantidad de paquetes que deben fragmentarse o la cantidad de fragmentos es elevada, la fragmentación puede generar una sobrecarga excesiva o innecesaria. Por ejemplo, en ciertas situaciones de tunelización, la MTU puede superar ligeramente la MTU, ya que solo se añade el equivalente a un encabezado de datos. Si bien la adición es pequeña, cada paquete ahora debe enviarse en dos fragmentos, el segundo de los cuales contiene muy poca información. Se transmite la misma cantidad de información, 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 inferior a este mínimo transmitan datos IP. Por ejemplo, según la especificación de IPv6, si una capa de enlace no puede entregar un datagrama IP de 1280 bytes en una sola trama, deberá proporcionar su propio mecanismo de fragmentación y reensamblaje, independiente del mecanismo de fragmentación IP, para garantizar que un datagrama IP de 1280 bytes se entregue intacto a la capa IP.

MTU para medios comunes

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

Tamaño máximo de trama Ethernet

La MTU de IP y el tamaño máximo de trama Ethernet se configuran por separado. En la configuración de un conmutador Ethernet, la MTU puede referirse al tamaño máximo de trama Ethernet. En los enrutadores basados ​​en Ethernet, la MTU normalmente se refiere a la MTU de IP. Si se permiten tramas jumbo en una red, la MTU de IP también debe ajustarse al alza para aprovechar esta funcionalidad.

Dado que el paquete IP se transporta mediante una trama Ethernet, esta debe ser mayor 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 una trama 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 de 1522 bytes debido al mayor tamaño de una trama etiquetada 802.1Q. El estándar 802.3ac aumenta el tamaño máximo de trama Ethernet estándar para adaptarse a esta situación.

Descubrimiento de MTU de ruta

El Protocolo de Internet define la MTU de ruta de una transmisión de Internet como la MTU más pequeña que admiten todos los saltos en la ruta entre un origen y un destino. Dicho de otro modo, la MTU de ruta es el tamaño máximo de paquete que puede recorrer esta ruta sin sufrir fragmentación.

El descubrimiento de MTU de ruta es una técnica para determinar la MTU de 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. Cualquier dispositivo en la ruta cuya MTU sea menor que la del paquete descartará dichos paquetes y enviará un mensaje ICMP de Destino inalcanzable (Datagrama demasiado grande) que indica su MTU. Esta información permite al host de origen reducir su MTU de ruta estimada de forma adecuada. El proceso se repite hasta que la MTU sea lo suficientemente pequeña como para recorrer toda la ruta sin fragmentación.

El estándar Ethernet admite una MTU de 1500 bytes, y las implementaciones de Ethernet que admiten tramas jumbo permiten una MTU de hasta 9000 bytes. Sin embargo, los protocolos de borde como PPPoE reducen este valor. La detección de la MTU de ruta muestra la diferencia entre la MTU que ven los nodos finales de Ethernet y la MTU de ruta.

Desafortunadamente, cada vez más redes descartan el tráfico ICMP (por ejemplo, para prevenir ataques de denegación de servicio ), lo que impide que funcione el descubrimiento de MTU de ruta. El descubrimiento de MTU de ruta en la 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 ( balanceo de carga , congestión , interrupciones , etc.) y esto podría resultar en 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.

Un fallo en el descubrimiento de la MTU de ruta puede provocar que algunos sitios web protegidos por cortafuegos mal configurados sean inaccesibles. Una conexión con una MTU incorrecta puede funcionar con datos de bajo volumen, pero fallar en cuanto un host envía un bloque grande de datos. Por ejemplo, con Internet Relay Chat ( IRC) , un cliente conectado podría ver los mensajes iniciales, incluido el ping inicial (enviado por el servidor como medida anti-suplantación), pero no recibir respuesta después. Esto se debe a que el gran conjunto de mensajes de bienvenida enviados en ese momento son paquetes que superan la MTU de ruta. Es posible solucionar este problema, dependiendo de la parte de la red que se controle; por ejemplo, se puede cambiar el MSS ( tamaño máximo de segmento ) en el paquete inicial que establece la conexión TCP en el cortafuegos.

En otros contextos

En ocasiones, la MTU se utiliza 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 trama. [ 20 ]
  • Hewlett-Packard utilizó únicamente MTU para el tamaño máximo de trama, incluyendo la etiqueta IEEE 802.1Q opcional . [ 21 ]
  • Juniper Networks utiliza varios términos de 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 jumbo). [ 22 ]

La transmisión de un paquete en un segmento de red física que es mayor 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 integrada para detectar cuando un dispositivo está realizando jabber. [ 24 ] [ 25 ]

Referencias

  1. 1 2 3 4 J. Postel , ed. ( septiembre de 1981). PROTOCOLO DE INTERNET - ESPECIFICACIÓN DEL PROTOCOLO DEL PROGRAMA DE INTERNET DE DARPA . IETF . doi : 10.17487/RFC0791 . STD 5. RFC 791. IEN 128, 123, 111, 80, 54, 44, 41, 28, 26.Estándar de Internet 5. Deja obsoleto el RFC 760. Actualizado por los RFC 1349 , 2474 y 6864 .  
  2. ↑ Murray, David; Terry Koziniec; Kevin Lee; Michael Dixon (2012). "MTU grandes y rendimiento de Internet" . 2012 IEEE 13.ª Conferencia Internacional sobre Conmutación y Enrutamiento de Alto Rendimiento . págs. 82–87 . doi : 10.1109/HPSR.2012.6260832 . ISBN  978-1-4577-0833-6. S2CID 232321 . 
  3. 1 2 3 S. Deering ; R. Hinden (julio de 2017). Especificación del Protocolo de Internet, versión 6 (IPv6) . Grupo de Trabajo de Ingeniería de Internet . doi : 10.17487/RFC8200 . STD 86. RFC 8200 .Estándar de Internet 86. Obsoleto RFC 2460 . 
  4. 1 2 3 J. Mogul; S. Deering (noviembre de 1990). Path MTU Discovery . Network Working Group. doi : 10.17487/RFC1191 . RFC 1191 .Proyecto de Norma. Obsoleto RFC 1063 . 
  5. ↑ D. Borman; S. Deering ; R. Hinden (agosto de 1999). Jumbogramas IPv6 . Grupo de trabajo de redes. doi : 10.17487/RFC2675 . RFC 2675 .Norma propuesta. Sustituye a RFC 2147 . 
  6. ↑ A. Malis; D. Robinson; R. Ullmann (agosto de 1992). Interconexión multiprotocolo en X.25 e ISDN en modo paquete . Grupo de trabajo de redes. doi : 10.17487/RFC1356 . RFC 1356 .Proyecto de Norma. Obsoleto RFC 877 . 
  7. ↑ C. Hornig (abril de 1984). Un estándar para la transmisión de datagramas IP sobre redes Ethernet . Grupo de trabajo de redes. doi : 10.17487/RFC0894 . STD 41. RFC 894 .Estándar de Internet 41.
  8. ↑ IEEE 802.3
  9. ↑ Scott Hogg (2013-03-06), Jumbo Frames , Network World , archivado del original el 2013-12-19 , recuperado el 2013-08-05 , La mayoría de los dispositivos de red admiten un tamaño de trama jumbo de 9216 bytes.
  10. ↑ Juniper Networks (23 de marzo de 2020), Propiedades de la interfaz física , consultado el 1 de mayo de 2020
  11. ↑ Joe St Sauver (04/02/2003). "Problemas prácticos asociados con MTU de 9K" (PDF) . uoregon.edu. pág. 67. Consultado el 15/12/2016 . Aún necesita asegurarse de que TODOS los conmutadores Ethernet ascendentes, incluidos los conmutadores en el núcleo de su campus, TAMBIÉN sean compatibles con tramas jumbo. 
  12. ↑ L. Mamakos; K. Lidl; J. Evarts; D. Carrel; D. Simone; R. Wheeler (febrero de 1999). Un método para transmitir PPP sobre Ethernet (PPPoE) . Grupo de trabajo de redes. doi : 10.17487/RFC2516 . RFC 2516 .Informativo.
  13. ↑ P. Arberg; D. Kourkouzelis; M. Duckett; T. Anschutz; J. Moisand (septiembre de 2006). Adaptación de una Unidad Máxima de Tránsito/Unidad Máxima de Recepción (MTU/MRU) Mayor que 1492 en el Protocolo Punto a Punto sobre Ethernet (PPPoE) . Grupo de Trabajo de Redes. doi : 10.17487/RFC4638 . RFC 4638 .Informativo.
  14. ↑ 802.11-2012, página 413, sección 8.3.2.1; página 381 "El campo Cuerpo de trama es de tamaño variable. El tamaño máximo del cuerpo de trama está determinado por el tamaño máximo de MSDU (2304 octetos), más la longitud del campo Control de malla (6, 12 o 18 octetos) si está presente, el tamaño máximo de MMPDU sin cifrar excluyendo la cabecera MAC y FCS (2304 octetos) o el tamaño máximo de A-MSDU (3839 o 7935 octetos, dependiendo de la capacidad de la STA), más cualquier sobrecarga de la encapsulación de seguridad."
  15. ↑ J. McCann; S. Deering ; J. Mogul (julio de 2017). R. Hinden (ed.). Path MTU Discovery for IP version 6. Internet Engineering Task Force . doi : 10.17487/RFC8201 . STD 87. RFC 8201 .Estándar de Internet 87. Obsoletos RFC 1981 . 
  16. ↑ M. Mathis; J. Heffner (marzo de 2007). Packetization Layer Path MTU Discovery . Network Working Group. doi : 10.17487/RFC4821 . RFC 4821 .Estándar propuesto. Actualizado por RFC 8899 . 
  17. ↑ G. Fairhurst; T. Jones; M. Tüxen; I. Rüngeler; T. Völker (septiembre de 2020). Descubrimiento de MTU de ruta de capa de empaquetamiento para transportes de datagramas . Grupo de trabajo de ingeniería de Internet . doi : 10.17487/RFC8899 . ISSN 2070-1721 . RFC 8899 . Norma propuesta. Actualiza los RFC 4821 , 4960 , 6951 , 8085 y 8261 . 
  18. ↑ "Configurar y verificar la unidad de transmisión máxima en plataformas Cisco Nexus" . Cisco. 29/11/2016. ID del documento: 118994. Consultado el 04/01/2017 .
  19. ↑ «MTU en RouterOS» . MicroTik. 2022-07-08 . Consultado el 2 de septiembre de 2022 .
  20. ↑ "Cómo configurar la MTU (Unidad de Transmisión Máxima) para tramas Jumbo en conmutadores Dell Networking Force10" . Dell. 2 de junio de 2016. ID del artículo: HOW10713 . Consultado el 6 de enero de 2017 .
  21. ↑ "Tramas Jumbo". Guía de administración y configuración de conmutadores HP Networking 2910al . Hewlett-Packard. Noviembre de 2011. N.° de pieza 5998-2874.
  22. ↑ "Referencia de los módulos de interfaz física de sucursales para pasarelas de servicios de la serie SRX: Valores predeterminados y máximos de MTU para módulos de interfaz física " . Juniper. 3 de enero de 2014. Consultado el 4 de enero de 2017 .
  23. ↑ jabber , The Network Encyclopedia , consultado el 28 de julio de 2016
  24. ↑ mostrar interfaces , Juniper Networks , consultado el 28/07/2016
  25. ↑ Requisitos funcionales de recepción de Jabber IEEE 802.3
  • Marc Slemko (18 de enero de 1998). "Descubrimiento de MTU de ruta y filtrado ICMP" . Archivado del original el 9 de agosto de 2011. Recuperado el 2 de septiembre de 2007 .
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