IP分片和组装的具体过程

• 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, 那么每⼀个片里面的这个id都是相同的.

• 3位标志字段: 第⼀位保留(保留的意思是现在不⽤, 但是还没想好说不定以后要⽤到). 第⼆位置为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. 第三位表示"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 除以 8 得到的. 因此, 除了最后⼀个报文之外(之前如果都是8的整数倍，最后⼀片的偏移量也⼀定是8的整数倍), 其他报文的长度必须是8的整数倍(否则报文就不连续了).

• 注意：片偏移(13位)表示本片数据在它所属的原始数据报数据区中的偏移量（以8字节为单位）

分片与组装的过程

分片

1. 检查MTU限制：

   1. 当⼀个IP数据报的大小超过了⽹络的MTU（最大传输单元）限制时，就需要进行分片。MTU是数据链路层对IP层数据包进行封装时所能接受的最大数据长度。

2. 分割数据报：

   1. IP层将原始的IP数据报分割成多个较小的片段。

   2. 对于每个片段，IP层会设置相应的标识（Identification）、偏移量（Fragment Offset）和标志位（Flags）等字段。

   3. 标识字段⽤于标识属于同⼀个数据报的不同分片，确保所有分片能够被正确地重新组装。

   4. 偏移量字段指示了当前分片相对于原始数据报的起始位置，以8字节为单位。

   5. 标志位字段包含了3个位，其中MF（More Fragment）位⽤于指示是否还有更多的分片，DF（Do Not Fragment）位⽤于指示数据报是否允许进行分片。

3. 添加IP头部：

   1. 每个分片都会加上自己的IP头部，与完整IP报文拥有类似的IP头结构，但MF和Fragment Offset等字段的值会有所不同。

4. 发送分片：

   1. 分片在传输过程中独⽴传输，每个分片都有自己的IP头部，并且各自独⽴地选择路由。

组装

1. 接收分片：

   1. 当⽬的主机的IP层接收到这些分片后，会根据标识字段将属于同⼀个数据报的所有分片挑选出来。

2. 排序与组装：

   1. 利⽤片偏移字段，IP层会对属于同⼀个数据报的分片进行排序。

      • 当所有的分片都到达并正确排序后，IP层会将这些分片重新组装成⼀个完整的IP数据报。

3. 传递给上层协议：

   1. 组装好的IP数据报会传递给上层的协议进行处理。

注意：

• IP分片对传输层是透明的，这意味着传输层⽆需关⼼数据是否被分片以及如何重新组装。

• 接收方如何得知自己收到的报文分片了？

• 接收方如何得知自己收到的分片收全了？

• 接收方如何组合形成完整的报文？

分片与组装过程的示意图

分片组装场景

分片组装过程

• 假设在IP层，有⼀个大小为3000字节的报文，如何分片？如何组装呢？

IP数据报分片与组装过程涉及标识、标志位和偏移量字段。

当数据报超过MTU时会被分片，每个分片保留相同标识，并设置标志位（DF表示是否允许分片，MF指示后续分片）和13位偏移量（以8字节为单位）。

接收方通过标识字段识别同属数据报的分片，利用偏移量排序重组。

分片对传输层透明，重组后完整报文才上传。

例如3000字节报文按MTU分片后，各分片携带独立IP头，通过偏移量确保正确重组。整个过程保证了大数据报在网络中的可靠传输

IP数据报分片与组装机制：当数据报超过网络MTU时，IP层会将其分片。

每个分片保留相同的16位标识，设置3位标志（DF禁止分片位、MF更多分片位）和13位偏移量（以8字节为单位）。

接收方通过标识识别同属分片，利用偏移量排序重组，MF位判断是否收齐。

例如3000字节报文被分片后，各分片携带独立IP头，重组时按偏移量拼接。整个过程对传输层透明，确保大数据报可靠传输。