¿Qué es MTU (unidad máxima de transferencia)?

La unidad máxima de transferencia (MTU) es una medida en bytes de los paquetes de datos más grandes que puede aceptar un dispositivo conectado a Internet.

Metas de aprendizaje

Después de leer este artículo podrás:

  • Definir "MTU"
  • Obtenga información sobre cómo funciona la fragmentación IP
  • Obtenga información sobre el descubrimiento de MTU de ruta en IPv4 y IPv6

Copiar el enlace del artículo

¿Qué es MTU?

En la red, la unidad máxima de transferencia (MTU) es una medida que representa el paquete de datos más grande que aceptará un dispositivo conectado a la red. Imagínelo como un límite de altura en pasos subterráneos de autopistas o túneles: los autos y camiones que excedan el límite no pueden pasar, así como los paquetes que superen la MTU de una red no pueden atravesar la red.

Sin embargo, a diferencia de los autos y camiones, los paquetes de datos que superen la MTU se dividen en pequeñas partes para que puedan transmitirse. Este proceso se llama fragmentación. Los paquetes fragmentados se vuelven a juntar una vez que llegan a destino.

La MTU se mide en bytes —un "byte" equivale a 8 bits de información, es decir, 8 unos y ceros. 1.500 bytes es el tamaño máximo de MTU.

¿Qué es un paquete?

Todos los datos que se envían por Internet se dividen en partes más pequeñas llamadas paquetes. Por ejemplo, cuando se envía una página web por un servidor a la computadora de un usuario, los datos que componen la página viajan a través de Internet en una serie de paquetes. Luego, la computadora vuelve a juntar los paquetes para formar la página web original completa.

Los paquetes de datos constan de dos partes principales: el encabezado y la carga útil. El encabezado contiene información acerca de la dirección de origen y destino del paquete, mientras que la carga útil es el contenido en sí del paquete. El encabezado se asemeja a la etiqueta de envío que se pega a un paquete, y la carga útil al contenido del paquete en sí. (A diferencia de los paquetes, los paquetes en Internet tienen múltiples encabezados que adjuntan los diferentes protocolos de red).

Casi siempre, se utiliza la MTU en referencia a los paquetes de capa 3* o paquetes que utilizan el Protocolo de Internet (IP). La MTU mide el paquete en su totalidad, incluidos todos los encabezados y la carga útil. Esto incluye el encabezado de IP y el TCP (Protocolo de Control de Transporte) que, por lo general, suman hasta 40 bytes de longitud.

*El modelo OSI divide las funciones que posibilitan la Internet en 7 capas; la capa 3 es la capa de red donde se realiza el enrutamiento.

¿Cuándo se fragmentan los paquetes?

Cuando dos dispositivos de computación abren una conexión e intercambian paquetes, se enrutan esos paquetes a través de las múltiples redes. Es necesario tener en cuenta no solo la MTU de ambos dispositivos al final de cada comunicación, sino todos los enrutadores, conmutadores y servidores en el medio. Los paquetes que exceden la MTU en cualquier punto de la ruta de red se fragmentan.

Supongamos que el Servidor A y la Computadora A están conectados, pero los paquetes de datos que se envían mutuamente deben pasar a través del Enrutador B y Enrutador C. El Servidor A, la Computadora A y el Enrutador B tienen todos una MTU de 1.500 bytes. Sin embargo, el Enrutador C tiene una MTU de 1.400 bytes. Si el Servidor A y la Computadora A no conocen la MTU del Enrutador C y envían paquetes de 1.500 bytes, el Enrutador C fragmentará todos sus paquetes de datos en tránsito.

Unidad máxima de transferencia —paquete fragmentado para cumplir con la MTU de 1.400 bytes

La fragmentación agrega cierto grado de latencia e ineficiencia a las comunicaciones de red, por lo que debería evitarse de ser posible. (Es posible que el equipamiento de red obsoleto sea vulnerable a los ataques por denegación de servicio que sacan provecho de la fragmentación, como el ataque "Ping de la muerte").

¿Cómo funciona la fragmentación?

Todos los enrutadores de red verifican el tamaño de cada paquete de IP que reciben con relación a la MTU del próximo enrutador que recibirá el paquete. Si el paquete excede la MTU del próximo enrutador, el primer enrutador divide la carga útil en dos o más paquetes, cada uno con sus propios encabezados.

Cada paquete nuevo tiene un encabezado copiado del paquete original (a fin de que todos los paquetes tengan las direcciones IP de origen inicial y de destino, etc.) con algunos cambios importantes. El enrutador edita ciertos campos en el encabezado IP para indicar que los paquetes están fragmentados y requieren reensamblado, cuántos paquetes hay y en qué orden se envían.

Imagine que una empresa de envíos tiene un paquete que excede el límite de peso de una de sus instalaciones. En lugar de negarse a enviar el paquete, la empresa divide el contenido del paquete en tres paquetes más pequeños. Asimismo, duplica la etiqueta de envío para cada paquete y añade una nota que indica que cada uno es parte de una serie que debe llegar junta a destino —el primer paquete es 1 de 3, el segundo es 2 de 3, etc. (Tal estrategia por parte de una empresa de envíos implicaría una violación de la privacidad, por lo que no ocurriría en la práctica).

¿En qué circunstancias no es posible la fragmentación?

En ciertos casos, no se pueden fragmentar los paquetes y, por lo tanto, no se envían si exceden la MTU de cualquier enrutador o dispositivo en la ruta de red:

  1. no se permite la fragmentación en IPv6. IPv6 es la última versión del Protocolo de Internet, aunque IPv4 aún es ampliamente utilizado. Los enrutadores que permiten IPv6 no enviarán cualquier paquete IPv6 que exceda la MTU, ya que no puede ser fragmentado.
  2. La fragmentación tampoco es posible cuando la bandera de "No fragmentar" está activada en el encabezado IP de un paquete.

¿Qué es la bandera de "No fragmentar" en un encabezado IP?

Imagine el encabezado IP como la información que completa un cliente cuando envía un paquete a alguien. El formulario especifica la dirección, la dirección de destino, período estimado de entrega y otras instrucciones especiales para los despachadores.

La bandera de "No fragmentar" es una instrucción especial para los enrutadores, una opción que puede seleccionarse en el "formulario" del encabezado IP. Cuando se establece la bandera, no se puede fragmentar el paquete adjunto.

Cualquier enrutador que recibe el paquete analizará el encabezado y verificará la bandera de "No fragmentar". Si se establece la bandera y el paquete excede la MTU, el enrutador no envía el paquete en lugar de fragmentarlo.

Además de "dejar caer" el paquete, el enrutador envía un mensaje ICMP de regreso al origen del paquete. Un mensaje ICMP es un paquete de datos muy pequeño que envía una actualización de estado. En este caso, básicamente dice: "Este enrutador o dispositivo no pudo enviar estos paquetes ya que son demasiado grandes y no se pudieron fragmentar".

¿Qué es el descubrimiento de MTU de ruta?

El descubrimiento de MTU de ruta , o PMTUD, es el proceso de descubrimiento de MTU de todos los dispositivos, enrutadores y conmutadores en una ruta de red. Si la Computadora A y el Servidor A del ejemplo anterior utilizaran PMTUD, identificarían los requisitos de MTU del Enrutador C y ajustarían el tamaño de sus paquetes debidamente para evitar la fragmentación.

PMTU funciona de manera ligeramente diferente dependiendo de si los dispositivos conectados utilizan IPv4 o IPv6:

IPv4: IPv4 permite la fragmentación y, por lo tanto, incluye la bandera de "No fragmentar" en el encabezado IP. PMTUD en IPv4 funciona al enviar paquetes de prueba en la ruta de red con la bandera de "No fragmentar" activada. Si algún enrutador o dispositivo en la ruta "deja caer" el paquete, envía un mensaje ICMP de regreso especificando su MTU. El dispositivo de origen disminuye su MTU y envía otro paquete de prueba. Este proceso se repite hasta que los paquetes de prueba son lo suficientemente pequeños para atravesar toda la ruta de red sin que los "dejen caer" en el camino.

IPv6: para IPv6, que no permite la fragmentación, PMTUD funciona de una manera bastante parecida. La diferencia principal es que los encabezados IPv6 no cuentan con la opción de "No fragmentar", por lo que no se activa la bandera. Los enrutadores que admiten IPv6 no fragmentan los paquetes IPv6, así que si los paquetes de prueba exceden la MTU, los enrutadores "dejan caer" los paquetes y envían los mensajes ICMP correspondientes sin verificar la bandera de "No fragmentar". PMTUD IPv6 envía paquetes de prueba cada vez más pequeños hasta que pueden atravesar toda la ruta de red, como en IPv4.

¿Qué es MSS?

MSS significa tamaño máximo de segmento. TCP utiliza MSS en la capa 4 de Internet, la capa de transporte, en lugar de la capa 3. MSS solo se ocupa del tamaño de la carga útil en cada paquete. Se calcula al restar la longitud de los encabezados IP y TCP de la MTU.

Mientras que los paquetes que exceden la MTU del enrutador se fragmentan o no se envían, los paquetes que exceden el MSS siempre se "dejan caer".

Para obtener más información sobre MTU y MSS, consulte ¿Qué es MSS?