文章目录
- 前言
- 一、IP分片
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- 为什么需要IP分片
- 分片过程
- 二、IP组装
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- 组装过程
- 三、样例
前言
- 16位标识(id): 唯⼀的标识主机发送的报文. 如果IP报文在数据链路层被分片了, 那么每⼀片里面的这个id都是相同的.
- 3位标志字段: 第1位保留(保留的意思是现在不用, 但是还没想好说不定以后要用到). 第2位置为1表示禁止分片, 这时候如果报文长度超过MTU, IP模块就会丢弃报文. 第3位表示"是否还有更多分片", 如果分片了的话, 最后⼀个分片置为0, 其他是1. 类似于⼀个结束标记.
- 13位分片偏移(framegament offset): 是分片相对于原始IP报文开始处的偏移. 其实就是在表示当前分片在原报文中处在哪个位置. 实际偏移的字节数是这个值 乘 8 得到的. 因此, 除了最后⼀个报文之外, 其他报文的长度必须是8的整数倍(否则报文就不连续了).
IP分片与组装是IP协议中用于处理数据报大小超过网络最大传输单元（MTU）时的一种机制：
一、IP分片
为什么需要IP分片
不同的网络链路和网络类型有不同的最大传输单元（MTU）。MTU是指数据链路层对IP层数据包进行封装时所能接受的最大数据长度，以字节为单位。当IP数据报的大小超过出接口的MTU时，就需要将数据报分割成多个较小的片段，每个片段称为一个分片，然后分别传输这些分片。在目的地，这些分片被重新组装成原始数据报。
分片过程
分片发生在IP层。当路由器或主机需要发送一个超过MTU的IP数据报时，它会将数据报分成若干分片。每个分片都是一个独立的IP数据包，具有自己的IP头。分片后的数据包在到达目的地之前可能会经过不同的路径，因此分片可能不按顺序到达。
二、IP组装
组装发生在目的地的IP层。当目的主机收到一个分片时，它开始组装过程。所有具有相同标识、源IP地址和目的IP地址的分片将被重组成原始数据报。
组装过程
三、样例
有一个3000字节的IP数据报（包括IP头部20字节，所以数据部分为2980字节），要通过一个出接口MTU为1500字节的链路。我们需要分片与组装：
每个分片如下：
| 0xABCD | 分片1 | 0 | 0~1479 | 1480字节 | 1 | 1500字节 |
| 0xABCD | 分片2 | 185 | 1480~2959 | 1480字节 | 1 | 1500字节 |
| 0xABCD | 分片3 | 370 | 2960~2979 | 20字节 | 0 | 40字节 |
最后将还原后的原始数据交付给上层
1.接收方如何得知收到的报文分片了？ 当报文的 MF位为1 或者 片偏移量>0 满足一个，即可认为报文分片
2.接收方如何得知分片收全了？ 必须收到“片偏移=0”的第一个分片，并且必须收到“MF标志=0”的最后一个分片，同时确保从0到最后一个分片之间的所有数据片段（通过“片偏移”和“数据长度”计算）已连续到达，无任何缺失间隙。 3.接收方如何组合形成完整报文？ 接收方按“片偏移”值由小到大排序所有分片，然后依次将每个分片的数据部分复制到重组缓冲区中由“片偏移”指定的精确位置，最终拼接还原出原始的完整报文数据
注意：
- 分片和重组是一个耗时的过程，会增加延迟和处理开销。因此，现代网络尽量避免分片，通常由发送主机执行路径MTU发现（Path MTU Discovery）来确定路径上的最小MTU，然后发送不超过该MTU的数据报。
- IP分片对传输层是透明的。TCP、UDP 等传输层协议看不到分片过程，仅接收组装后的完整数据；若某一分片丢失，IP 层不重传，需依赖 TCP 的重传机制（UDP 无重传，会导致数据丢失）。
- 数据报分片越多，丢失的概率越大，即相对来说效率越低。只要有一个分片丢失，整个原始数据报就无法组装，需等待上层协议重传（TCP 会重传完整原始报文，UDP 则直接丢失数据）。
