【在Linux世界中追寻伟大的One Piece】IP分片和组装的具体过程

1 -> 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)。

2 -> 分片与组装的过程

2.1 -> 分片

1. 检查 MTU 限制：

• 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：

• IP层将原始的IP数据报分割成多个较小的片段。
• 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。
• 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。
• 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。
• 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：

• 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：

• 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。

2.2 -> 组装

1. 接收分片：

• 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：

• 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：

• 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。

3 -> 分片与组装的示意图

3.1 -> 分片组装场景

感谢各位大佬支持！！！

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