MTU/MSS Values

MTU (Maximum Transmission Unit) y MSS (Maximum Segment Size) son parámetros críticos en redes TCP/IP que afectan el rendimiento y la eficiencia de la transmisión de datos.

Conceptos Básicos

MTU (Maximum Transmission Unit)

La MTU es el tamaño máximo de paquete que puede transmitirse en una interfaz de red sin fragmentación.

Fórmula básica:

MTU = Payload + Headers

MSS (Maximum Segment Size)

El MSS es el tamaño máximo de datos en un segmento TCP, excluyendo los headers TCP/IP.

Relación con MTU:

MSS = MTU - (IP Header + TCP Header)
MSS = MTU - 40 bytes (IPv4) o 60 bytes (IPv6 con opciones)

Valores MTU por Tecnología

Ethernet

Tecnologías WAN

Tecnologías Inalámbricas

Tecnologías de Storage

Cálculo de MSS

IPv4

Headers mínimos:
– IP Header: 20 bytes
– TCP Header: 20 bytes
– Total overhead: 40 bytes

MSS = MTU - 40

Ejemplos:
– MTU 1500: MSS = 1460
– MTU 1492 (PPPoE): MSS = 1452
– MTU 9000 (Jumbo): MSS = 8960

IPv6

Headers mínimos:
– IPv6 Header: 40 bytes
– TCP Header: 20 bytes
– Total overhead: 60 bytes

MSS = MTU - 60

Con extensiones:
– Fragment Header: +8 bytes
– Routing Header: +8-24 bytes
– Total puede llegar a 100+ bytes

TCP con Opciones

Opciones comunes:
– Timestamp: +12 bytes
– SACK: +variable
– Window Scaling: +4 bytes

MSS efectivo:

MSS_Efectivo = MSS - Opciones_TCP

Configuración en Sistemas

Linux

Ver MTU actual

ip link show dev eth0
ip addr show dev eth0

Configurar MTU

# Temporal
ip link set dev eth0 mtu 9000

# Permanente (Ubuntu/Debian)
# /etc/network/interfaces
iface eth0 inet static
    address 192.168.1.100
    netmask 255.255.255.0
    mtu 9000

# Permanente (systemd-networkd)
# /etc/systemd/network/10-eth0.network
[Match]
Name=eth0

[Network]
Address=192.168.1.100/24
MTUBytes=9000

TCP MSS clamping

# Ver MSS actual
ip route show

# Configurar MSS clamping
iptables -t mangle -A FORWARD -p tcp --tcp-flags SYN,RST SYN -j TCPMSS --set-mss 1452

Windows

Ver MTU

netsh interface ipv4 show interfaces
netsh interface ipv4 show subinterfaces

Configurar MTU

netsh interface ipv4 set subinterface "Ethernet" mtu=9000 store=persistent

PowerShell

Get-NetAdapter | Select Name, MtuSize
Set-NetAdapterAdvancedProperty -Name "Ethernet" -RegistryKeyword "*MTU" -RegistryValue 9000

Cisco IOS

! Ver MTU
show interfaces GigabitEthernet 0/0

! Configurar MTU
interface GigabitEthernet 0/0
 mtu 9000
 ip mtu 9000  ! Para IPv4
 ipv6 mtu 9000  ! Para IPv6

! MSS clamping
ip tcp mss 1452

Juniper JunOS

# Ver MTU
show interfaces ge-0/0/0

# Configurar MTU
set interfaces ge-0/0/0 mtu 9000

# MSS clamping
set security flow tcp-mss all-tcp mss 1452

Problemas de MTU y Solución

Síntomas de MTU Baja

1. Pérdida de paquetes grandes
2. Rendimiento lento en descargas
3. Problemas con VPN
4. Errores de fragmentación

Diagnóstico

Herramientas de prueba

# Ping con tamaño específico
ping -M do -s 1472 192.168.1.1  # 1500 - 28 = 1472

# Descubrir MTU path
tracepath example.com

# MTR con MTU
mtr --mtu example.com

Script de discovery MTU

#!/bin/bash
# Descubrir MTU path

TARGET=$1
MTU=1500

echo "Descubriendo MTU path a $TARGET..."

while [ $MTU -gt 0 ]; do
    if ping -M do -s $((MTU-28)) -c 1 $TARGET >/dev/null 2>&1; then
        echo "MTU path: $MTU"
        break
    fi
    MTU=$((MTU-10))
done

Problemas Comunes y Soluciones

1. PPPoE Overhead

Problema: MTU 1500 en enlace PPPoE (MTU real 1492)

Solución:

# Linux
iptables -t mangle -A FORWARD -p tcp --tcp-flags SYN,RST SYN -j TCPMSS --set-mss 1452

# Router
ip tcp mss 1452

2. VPN Overhead

Problema: IPSec/GRE añade overhead

Solución:

# Calcular MSS correcto
# Para IPSec: MTU - 50-90 bytes
iptables -t mangle -A FORWARD -p tcp --tcp-flags SYN,RST SYN -j TCPMSS --set-mss 1380

3. Jumbo Frames

Problema: No todos los dispositivos soportan jumbo frames

Solución:
– Verificar compatibilidad de todos los dispositivos
– Usar VLANs separadas para jumbo frames
– Configurar MTU por interfaz

Rendimiento y Optimización

Beneficios de MTU Alta

1. Menos overhead: Menos headers por byte de datos
2. Mejor throughput: Menos interrupciones de CPU
3. Eficiencia: Mejor para transferencias grandes

Jumbo Frames en Práctica

Configuración recomendada

# Servidor de archivos
ip link set dev eth0 mtu 9000

# Verificar soporte
ethtool -i eth0  # Ver driver
ethtool eth0     # Ver capacidades

Casos de uso

• Storage: iSCSI, NFS sobre Ethernet
• Backup: Transferencias grandes
• Virtualización: Tráfico entre VMs
• Data centers: Redes de alta velocidad

Consideraciones de Seguridad

Fragmentación y Seguridad

• PMTU Discovery: Ataques de fragmentación
• ICMP blocking: Puede causar problemas de MTU
• VPN: MTU afecta rendimiento de túneles

Mejores Prácticas

1. Monitoreo: Alertas de cambios de MTU
2. Documentación: Registrar MTU por segmento
3. Testing: Verificar compatibilidad antes de cambiar
4. Backup: Plan de rollback

Valores de Referencia

MTU por Tipo de Red

MSS por Escenario

MTU en redes de 25G, 40G y 100G

A estas velocidades el coste no está solo en el ancho de banda, sino en el número de paquetes por segundo. A 100G con MTU 1500 hacen falta del orden de 8 millones de paquetes por segundo (cálculo teórico, sin contar overhead de capa 2), y cada paquete consume CPU. Subir el MTU reduce ese número, pero no es la única vía.

Los offloads hacen buena parte de ese trabajo en la NIC o en el driver: TSO y GSO trocean buffers grandes en segmentos al transmitir, y GRO y LRO agrupan segmentos recibidos antes de entregarlos al kernel. Con los offloads activos la CPU maneja bastantes menos paquetes aunque el MTU sea 1500, así que no conviene asumir que jumbo sea imprescindible para llenar un enlace de 25G o 100G.

Jumbo extremo a extremo

Un jumbo frame solo funciona si todos los saltos del camino usan el mismo MTU: NIC, bond, bridge (por ejemplo vmbr en Proxmox), subinterfaz VLAN y puertos del switch. Basta un salto a 1500 para que los paquetes grandes se pierdan (con el bit DF activo) o se fragmenten. El síntoma típico es un enlace que responde a pings pequeños pero se atasca con transferencias grandes.

Comprueba el MTU de cada capa con ip link show:

ip link show dev bond0 | grep mtu
ip link show dev vmbr1 | grep mtu
ip link show dev bond0.100 | grep mtu

Después valida el camino de extremo a extremo con ping y DF activado. En IPv4 el payload ICMP es MTU − 28 bytes (20 de IP y 8 de ICMP):

ping -M do -s 8972 -c 3 <ip_destino>   # MTU 9000 de extremo a extremo
ping -M do -s 1472 -c 3 <ip_destino>   # MTU 1500

Si el primero falla y el segundo funciona, hay un salto que no admite jumbo.

Dónde merece la pena

Offloads y ring buffer

ethtool -k eth0 | grep -E 'segmentation-offload|receive-offload'   # TSO, GSO, GRO, LRO
ethtool -g eth0                                                    # ring buffer RX/TX: actual y máximo

Antes de culpar al MTU de un problema de CPU, comprueba que TSO, GSO y GRO estén en on. El ring buffer define cuántos paquetes caben en cola ante ráfagas; si el valor actual está muy por debajo del máximo, puede merecer la pena subirlo, y conviene confirmarlo con los contadores de drops del driver (ethtool -S eth0).

Referencias

• RFC 1191: Path MTU Discovery
• RFC 1981: Path MTU Discovery for IPv6
• RFC 2923: TCP Problems with Path MTU Discovery
• RFC 879: The TCP Maximum Segment Size and Related Topics
• RFC 894: IP sobre Ethernet (MTU de 1500)
• RFC 791: IPv4
• RFC 8201: Path MTU Discovery en IPv6
• RFC 4821: Packetization Layer PMTUD
• RFC 8200: IPv6 (MTU mínimo de 1280)
• ip-link(8)