【TCP/IP】知识学习之IP分片

IP分片

IP把MTU与数据报长度进行比较，如果需要则进行分片。分片可以发送在原始发送端主机上，也可以发送在中间路由器时。把一份IP数据报分片以后，只有到达目的地才进行重新组装，重新组装是由目的端的IP层来完成的，其目的是使分片和重新组装过程对传输层是透明的，已经分片过的数据报可以再次进行分片。

标识位：每个IP数据报都有唯一的标识符，通常多发一个包这个标识就+1（操作系统不一样可能也不一样），由这个数据报可能产生了很多分片，但是每个分片的标识位都是一样的，当抵达最终目的地时，网络层会根据标识位相同的数据包进行重组，然后交给传输层，这时对两端的传输层来说，它们是不知道数据报有没有被分片过（透明的），只知道完整的收到了对端的数据。

CU：没有使用

DF：分片（0）或者不分片（1），如果对DF设置值为1，而且数据报的大小又大于路径MTU，那么中间的路由器会把数据报给丢到，并发送一个ICMP差错报文“需要分片，但是设置了DF位”

MF：标识该分片是不是数据报的最后一片，1表示不是最后一片，0表示是最后一片

片偏移：指出较长的分钟再分片后，某片在原分组中的相对位置。也就是说，相对于用户数据字段的起点，该片从何处开始。片偏移以8个字节为偏移单位。也就是说，每个分片的长度一定是8字节(64位)的整数倍。

例子：一数据报的总长度为3820字节，其数据部分为3800字节长(使用固定首部)，需要分片为长度不超过1420字节的数据报片。因固定首部长度为20字节，因此每个数据报片的数据部分长度不能超过1400字节。于是分成3个数据报片，其数据部分的长度分别分为1400,1400和1000字节。原始数据报首部被复制为各数据报片的首部，但必须修改有关字段的值。

当IP数据报被分片后，每一片都成为一个分组，具有自己的IP首部，并在选择路由时与其他分组独立，当数据报的这些片到达目的端时有可能会失序，但是在IP首部中有足够的信息让接收端能正确组装这些数据分片，传输过程中，哪怕丢失一片数据也要重传整个数据报。IP本身没有超时重传的机制，由更高层的TCP来完成，一些UDP应用程序也具有超时和重传。

在分片时，除最后一片外，其他每一片中的数据部（除IP首部外的其余部分）必须是8字节的整数倍。只有第一个分片携带四层信息，IP数据报（从传输层给网络层，由网络层发下来的数据叫数据报）是指IP层端到端的传输单元（分片之前和重组之后），分组（在网络中传输的叫分组）是指IP层和链路层之间传送的数据单元。一个分组可以是一个完整的IP数据报，也可以是IP数据报的一个分片。

ICMP不可达差错（需要分片）：

在出接口查MTU

当路由器收到一份需要分片的数据报，而在IP首部又设置了不分片（DF）的标志比特，路由器就会返回一个ICMP不可达信息。

Ping的时候DF置为（echo设置DF位，echo-reply也会设置DF位），A去B的时候可能数据报大小小于MTU，但是回来的时候却大于MTU，这时A就会显示超时，不会收到ICMP不可达信息，而是由B收到ICMP不可达信息。

MTU发现机制，在IPsec VPN中，要防止IP分片，因为有分片的话会严重影响效率，所以两台路由器都会做一个 path MTU发现技术，发送一个数据报为1500字节的IP数据报，并且DF置1。如果中间路由器MTU比1500小，就会对源端发送一个ICMP不可达信息，在这个ICMP不可达信息中，携带此路由器的最大MTU值，这时源端主机收到后修改数据报大小继续发送，如果中间路由器还有跟小的，又会向源发送一个ICMP不可达信息，源端主机再次修改，如此重复，只到到达目的地，就知道单向路径MTU的最小值了。