Unidade Máxima de Transmissão (MTU)

Unidade Máxima de Transmissão (MTU)

Em redes de computadores, o termo Unidade Máxima de Transmissão (MTU) se refere ao tamanho (em bytes) da maior PDU que uma determinada camada de um protocolo de comunicação pode transmitir. Os parâmetros de MTU geralmente aparecem em associação com uma interface de comunicação (NIC, porta serial, etc.). A MTU pode ser fixada por padrões (como é o caso da Ethernet) ou decidida no momento da conexão (como geralmente é o caso com links seriais ponto a ponto). Uma MTU mais alta traz maior eficiência porque cada pacote transporta mais dados do usuário, enquanto as sobrecargas de protocolo, como cabeçalhos ou atrasos por pacote subjacentes, permanecem fixas, e maior eficiência significa uma ligeira melhora no throughput do protocolo em massa. No entanto, pacotes grandes podem ocupar um link lento por algum tempo, causando maiores atrasos nos pacotes seguintes e aumentando o atraso e a latência mínima. Por exemplo, um pacote de 1500 bytes, o maior permitido pela Ethernet na camada de rede (e, portanto, a maior parte da Internet), ocuparia um modem de 14.4k por cerca de um segundo.

Descoberta de MTU de caminho
O protocolo da Internet define o “caminho MTU” de um caminho de transmissão da Internet como o menor MTU de qualquer um dos saltos IP do “caminho” entre a origem e o destino. Dito de outra forma, o caminho MTU é o maior tamanho de pacote que atravessa esse caminho sem sofrer fragmentação.

RFC 1191 descreve “Path MTU discovery”, uma técnica para determinar o caminho MTU entre dois hosts IP. Ele funciona definindo a opção DF (Don't Fragment) nos cabeçalhos de IP dos pacotes de saída. Qualquer dispositivo ao longo do caminho cujo MTU é menor do que o pacote descartará tais pacotes e enviará de volta uma mensagem ICMP “Destino Inacessível (Datagrama Muito Grande)” contendo seu MTU, permitindo que o host de origem reduza o MTU do caminho assumido de maneira apropriada. O processo se repete até que a MTU seja pequena o suficiente para percorrer todo o caminho sem fragmentação.

Infelizmente, um número crescente de redes diminui o tráfego ICMP (por exemplo, para evitar ataques de negação de serviço), o que impede que a descoberta de MTU do caminho funcione. Freqüentemente, detecta-se esse bloqueio nos casos em que uma conexão funciona para dados de baixo volume, mas trava assim que um host envia um grande bloco de dados por vez. Por exemplo, com o IRC, um cliente conectado pode ver a mensagem de ping, mas não obtém resposta depois disso. Isso ocorre porque o grande conjunto de mensagens de boas-vindas é enviado em pacotes maiores do que o MTU real. Além disso, em uma rede IP, o caminho do endereço de origem para o endereço de destino geralmente é modificado dinamicamente, em resposta a vários eventos (balanceamento de carga, congestionamento, saídas, etc.) - isso pode resultar na mudança de MTU do caminho (às vezes repetido) durante uma transmissão, o que pode introduzir mais descartes de pacotes antes que o host encontre a nova MTU segura.

A maioria das LANs Ethernet usa um MTU de 1500 bytes (as LANs modernas podem usar quadros Jumbo, permitindo um MTU de até 9000 bytes), no entanto, protocolos de fronteira como PPPoE irão reduzir isso. Isso faz com que a descoberta de MTU do caminho entre em vigor com o possível resultado de tornar inacessíveis alguns sites atrás de firewalls mal configurados. É possível contornar isso, dependendo de qual parte da rede se controla; por exemplo, pode-se alterar o MSS (tamanho máximo do segmento) no pacote inicial que configura a conexão TCP no firewall de alguém.

Esse problema surgiu com mais frequência desde a introdução do Windows Vista, que apresenta a 'Pilha TCP / IP de próxima geração'. Isso implementa o “Autoajuste da janela de recepção que determina continuamente o tamanho ideal da janela de recepção medindo o produto de atraso de largura de banda e a taxa de recuperação do aplicativo, e ajusta o tamanho máximo da janela de recepção com base nas mudanças nas condições da rede.” [2] Isso foi visto como uma falha em conjunto com roteadores e firewalls mais antigos que pareciam funcionar com outros sistemas operacionais. É mais comum em roteadores ADSL e pode ser retificado por uma atualização de firmware.

Backbones ATM, um exemplo de ajuste de MTU
Às vezes, é preferível, do ponto de vista da eficiência, declarar artificialmente uma MTU reduzida no software abaixo do verdadeiro comprimento máximo possível suportado. Um exemplo disso é o caso em que o tráfego IP é transportado por uma rede ATM (Modo de transferência assíncrona). Alguns provedores, especialmente aqueles com experiência em telefonia, usam ATM em sua rede de backbone interna.

O uso de ATM com eficiência ideal é alcançado quando o comprimento do pacote é um múltiplo de 48 bytes. Isso ocorre porque o ATM é enviado como um fluxo de pacotes de comprimento fixo (conhecidos como 'células'), cada um dos quais pode transportar uma carga útil de 48 bytes de dados do usuário com 5 bytes de sobrecarga para um custo total de 53 bytes por célula. Portanto, o comprimento total do comprimento dos dados transmitidos é 53 * ncells bytes, onde ncells = o número de células necessárias de = INT ((payload_length + 47) / 48). Portanto, no pior caso, onde o comprimento total = (48 * n + 1) bytes, uma célula adicional é necessária para transmitir o último byte de carga útil, a célula final custando 53 bytes extras transmitidos, 47 dos quais são preenchidos. Por essa razão, declarar artificialmente uma MTU reduzida no software maximiza a eficiência do protocolo na camada ATM, tornando o comprimento total da carga útil ATM AAL5 um múltiplo de 48 bytes sempre que possível.

Por exemplo, 31 células ATM completamente preenchidas carregam uma carga útil de 31 * 48 = 1488 bytes. Tomando este número de 1488 e subtraindo dele quaisquer despesas indiretas contribuídas por todos os protocolos superiores relevantes, podemos obter um valor sugerido para um MTU ótimo reduzido artificialmente. No caso em que o usuário normalmente enviaria pacotes de 1500 bytes, o envio entre 1489 e 1536 bytes requer um custo fixo adicional de 53 bytes transmitidos, na forma de uma célula ATM extra.

Para o exemplo de conexões IP sobre DSL usando PPPoA / VC-MUX, novamente escolhendo preencher 31 células ATM como antes, obtemos um valor MTU reduzido de forma otimizada de 1478 = 31 * 48-10 levando em consideração uma sobrecarga de 10 bytes que consiste de uma sobrecarga de protocolo ponto a ponto de 2 bytes e uma sobrecarga de AAL5 de 8 bytes. Isso dá um custo total de 31 * 53 = 1643 bytes transmitidos via ATM de um pacote de 1478 bytes passado para PPPoA. No caso do IP enviado por ADSL usando PPPoA, o valor de 1478 seria o comprimento total do pacote IP incluindo os cabeçalhos IP. Portanto, neste exemplo, manter uma MTU reduzida autoimposta de 1478 em oposição ao envio de pacotes IP de comprimento total de 1500 economiza 53 bytes por pacote na camada ATM a um custo de redução de 22 bytes no comprimento dos pacotes IP.

Um MTU máximo para conexões PPPoE / DSL é 1492, por RFC 2516: 6 bytes sendo o cabeçalho PPPoE, deixando espaço suficiente para uma carga útil de 1488 bytes ou 31 células ATM completas.

Finalmente: O valor padrão de MTU deve ser 1492 .... e em caso de problemas de navegação ou de conectividade do MSN deve ser diminuído para os valores 1422 e 1420.

Referência: Wikipedia

Cumprimentos