IP数据报分片原因(详细)及其步骤

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了IP数据报分片原因(详细)及其步骤。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

原因:链路层具有最大传输单元MTU这个特性,它限制了数据帧的最大长度,超过这个长度的数据报就要被分片。那么什么是MTU?为什么要设置MTU?以及MTU大小设置多少合适?

目录

什么是MTU(Maximum Transmission Unit)?

为什么需要MTU?

为什么以太网MTU通常被设置为1500?

超过MTU的报文如何进行分片?


什么是MTU(Maximum Transmission Unit)?

最大传输单元MTU(Maximum Transmission Unit,MTU),是指网络能够传输的最大数据包大小,以字节为单位。MTU的大小决定了发送端一次能够发送报文的最大字节数。如果MTU超过了接收端所能够承受的最大值,或者是超过了发送路径上途经的某台设备所能够承受的最大值,就会造成报文分片甚至丢弃,加重网络传输的负担。如果太小,那实际传送的数据量就会过小,影响传输效率。

为什么需要MTU?

网络中通常以数据包为单位进行信息传递,那么,一次传送多大的包合适、多大的包最高效就成为一个核心问题之一。如果包大小设置的很大,意味着报文中的有效数据也更多,通信效率更高,但传送一个数据包的延迟也越大,数据包中bit位发生错误的概率也越大。并且如果这个报文丢掉了,重传的代价也很大。如果包大小设置的过小,则意味传输相同的数据量,设备需要处理更多的报文,这样会极大的考验设备的线速转发能力。通过设置MTU来调节网络上数据包的大小,让不同的网络找到最适宜的MTU从而提高转发效率,这就是MTU的作用。

为什么以太网MTU通常被设置为1500?

RFC标准定义以太网的默认MTU值为1500。那么这1500的取值是怎么来的呢?

早期的以太网使用共享链路的工作方式,为了保证CSMA/CD(载波多路复用/冲突检测)机制,所以规定了以太网最小有效帧长为64字节最大为1518字节。最小64字节是为了保证最极端的冲突能被检测到,64字节是能被检测到的最小值;最大不超过1518字节是为了防止过长的帧传输时间过长而占用共享链路太长时间导致其他业务阻塞。所以规定以太网帧大小为64~1518字节,虽然技术不断发展,但协议一直没有更改。

以太网最大的数据帧是1518字节,这样刨去帧头14字节帧尾CRC校验部分4字节,那么剩下承载上层IP报文的地方最大就只有1500字节,这个值就是以太网的默认MTU值。这个MTU就是网络层协议非常关心的地方,因为网络层协议比如IP协议会根据这个值来决定是否把上层传下来的数据进行分片,如果单个IP报文长度大于MTU,则会在发送出接口前被分片,被切割为小于或等于MTU长度的IP包。

超过MTU的报文如何进行分片?

以太网MTU=1500字节,这是以太网接口对IP层的约束,如果IP层有<=1500字节需要发送,只需要一个IP包就可以完成发送任务;如果IP层有>1500字节数据需要发送,需要分片才能完成发送。

举例:

以主机发送一个数据载荷长度为2000字节的报文为例说明其分片的过程(假设出接口的MTU值为1500)。在网络层会对报文进行封装,其结构组成:IP头部20字节+数据载荷长度2000字节,报文封装后,整个报文长度为2020字节。在出接口进行转发的时候,发现IP报文的长度超过了MTU的值1500,因此要进行分片处理。

IP数据报分片原因(详细)及其步骤

 

第一片报文,IP报文头固定20字节,数据载荷可以封装1480字节(MTU值1500字节-IP报文头20字节,数据载荷长度须是8的倍数);

第二片报文,复制第一片的IP头,IP报文头固定20字节,数据载荷为剩余的520字节(总数据载荷长度2000字节减去第一片中已封装的1480字节)。如果最后一片报文的长度不足46字节,会自动填充至46字节。

所有分片报文在发送至目的主机后,在目的主机进行分片重组,恢复为原报文。在进行重组时,通过IP标志位中的MF用来分辨这是不是最后一个分片,片偏移用来分辨这个分片相对原数据报的位置。通过这几个字段,可以准确的完成数据报的重组操作。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-466589.html

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