Segmentación de paquetes

La segmentación de paquetes es la división de datos en unidades de datos de protocolo más pequeñas antes de su transmisión a través de una red informática . En el conjunto de protocolos de Internet , el término se usa con mayor frecuencia para la paquetización del lado del remitente en la capa de transporte , como dividir un flujo de bytes TCP en segmentos o fragmentar un mensaje de usuario SCTP grande en múltiples fragmentos y paquetes de datos. ^{[ 1 ] [ 2 ]} La segmentación generalmente está limitada por la unidad de transmisión máxima (MTU) de la ruta y por límites específicos del protocolo, como el tamaño máximo del segmento (MSS). ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}

La segmentación de paquetes es distinta de la fragmentación IP , que subdivide un paquete IP ya formado en la capa de red , y de la fragmentación de la capa de enlace realizada por debajo de IP en algunos medios. ^{[ 6 ] [ 7 ]}

Los estándares de Internet suelen hablar de segmentación en términos de una capa de empaquetización : el protocolo de nivel de transporte o aplicación responsable de elegir los límites de los paquetes, como los tamaños de los segmentos. ^{[ 8 ]} En TCP , las aplicaciones intercambian un flujo de bytes ordenado en lugar de mensajes discretos; TCP empaqueta ese flujo según sea necesario y no conserva los límites entre las operaciones de escritura de la aplicación. ^{[ 9 ] [ 10 ]} El RFC 1122 señala además que el indicador TCP PSH no es un marcador de registro y es independiente de los límites de los segmentos. ^{[ 10 ]} 

La segmentación se utiliza normalmente para que las unidades transmitidas se ajusten a la MTU de la ruta, permitiendo al mismo tiempo que el protocolo de transporte aplique sus propios mecanismos de fiabilidad , secuenciación y control de congestión . ^{[ 8 ] [ 1 ]} Para transportes fiables, el receptor reensambla las unidades transmitidas en el servicio esperado por la aplicación. En TCP, esto significa reconstruir un flujo de bytes ordenado en lugar de restaurar las llamadas de escritura originales del remitente. ^{[ 9 ] [ 10 ]}

El tamaño de los segmentos o paquetes transmitidos está limitado por la MTU del enlace de salida y, más importante aún, por la MTU más pequeña en la ruta de extremo a extremo. ^{[ 4 ] [ 5 ]} El descubrimiento clásico de MTU de ruta permite a los puntos finales descubrir ese límite para IPv4 e IPv6 . ^{[ 4 ] [ 5 ]} Para reducir la dependencia de la retroalimentación ICMP únicamente, el IETF estandarizó posteriormente el descubrimiento de MTU de ruta de la capa de empaquetamiento (PLPMTUD) y el descubrimiento de MTU de ruta de la capa de empaquetamiento de datagramas (DPLPMTUD), en los que TCP u otra capa de empaquetamiento sondea la ruta con paquetes progresivamente más grandes y ajusta su tamaño máximo efectivo de paquete en consecuencia. ^{[ 8 ] [ 11 ]}

En TCP, el extremo receptor puede anunciar una opción MSS durante el establecimiento de la conexión. El MSS es el tamaño máximo del segmento recibido en el extremo TCP que envía la opción. Las recomendaciones actuales indican que el MSS anunciado debe derivarse de la MTU efectiva menos los tamaños fijos de las cabeceras IP y TCP, mientras que los datos reales transportados en un segmento transmitido deben reducirse aún más cuando existen opciones IP o TCP. ^{[ 1 ] [ 3 ]}

En los estándares de Internet , la segmentación y la fragmentación se refieren a mecanismos y capas diferentes. IPv4 permite que los datagramas de gran tamaño se fragmenten en la capa IP para su transmisión a través de redes de paquetes más pequeños, con el reensamblaje realizado por el destino. ^{[ 6 ]} IPv6 ya no permite que los enrutadores fragmenten el tráfico en tránsito: solo el nodo de origen puede enviar fragmentos, y la RFC 8200 desaconseja esto para aplicaciones que pueden ajustar sus paquetes a la MTU de ruta medida. ^{[ 7 ]} 

RFC 8200 también requiere que cada enlace IPv6 admita una MTU de al menos 1280 octetos. Si un enlace no puede transportar un paquete de 1280 octetos de una sola pieza, se debe proporcionar fragmentación y reensamblaje específicos del enlace por debajo de IPv6. ^{[ 7 ]} Como resultado, una descripción moderna de la segmentación de paquetes debe distinguir la paquetización de la capa de transporte o de la capa de aplicación tanto de la fragmentación IP como de los mecanismos de fragmentación de capas inferiores. ^{[ 8 ] [ 7 ]}

En los sistemas operativos y adaptadores de red contemporáneos , la segmentación a menudo se pospone hasta el final de la ruta de transmisión. El kernel de Linux documenta la descarga de segmentación TCP (TSO), la descarga de segmentación genérica (GSO), la descarga de recepción genérica (GRO) y mecanismos relacionados que reducen la sobrecarga de procesamiento por paquete al transportar grandes búferes a través de gran parte de la pila y dividirlos en tramas del tamaño de la MTU posteriormente en software o hardware. ^{[ 16 ]} Microsoft documenta descargas de tareas comparables, incluyendo la descarga de envío grande para TCP y la descarga de segmentación UDP, en la que el sistema operativo proporciona un paquete grande más metadatos de segmentación a la interfaz de red para la división final. ^{[ 17 ] [ 18 ]}

• fragmentación de IP
• Tamaño máximo del segmento
• Unidad de transmisión máxima
• Agregación de paquetes
• Descubrimiento de la MTU de la ruta de la capa de empaquetamiento
• Descubrimiento de MTU de ruta
• Segmentación y reensamblaje
• Descarga de segmentación TCP