分片和组装

互联网协议（IP）是整个互联网架构的基础，可以支持不同的物理层网络，即IP层独立于链路层传输技术。不同的链路层不仅在传输速度上有差异，还在帧结构和大小上有所不同，不同MTU参数描述了数据帧的大小。为了实现IP数据包能够使用不同的链路层技术，需要将IP数据包变成适合链路层的数据格式，IP报文的分片即是IP数据包为了满足链路层的数据大小而进行的分割。

在IPv6不要求路由器执行分片操作，而是将检测路径最大传输单元大小的任务交给了主机。

 

分片

当设备收到IP报文时，分析其目的地址并决定要在哪个链路上发送它。MTU决定了数据载荷的最大长度，如IP报文长度比MTU大，则IP数据包必须进行分片。每一片的长度都小于等于MTU减去IP首部长度。接下来每一片均被放到独立的IP报文中，并进行如下修改：

• 总长字段被修改为此分片的长度；
• 更多分片（MF）标志被设置，除了最后一片；
• 分片偏移量字段被调整为合适的值；
• 首部检验和被重新计算。

例如，对于一个长20字节的首部和一个MTU为1,500的以太网，分片偏移量将会是：0、(1480/8)=185、(2960/8)=370、(4440/8)=555、(5920/8)=740、等等。

如果报文经过路径的MTU减小了，那么分片可能会被再次分片。

比如，一个4,500字节的数据载荷被封装进了一个没有选项的IP报文（即总长为4,520字节），并在MTU为2,500字节的链路上传输，那么它会被破成如下两个分片：

#	总长	更多分片（MF）？	DF	分片偏移量
首部	数据
1	2500		是	0	0
	20	2480
2	2040		否	0	310
	20	2020

假设下一跳的MTU为1,500字节，那么每一个分片都会被再次分成两片(由于数据片段只有在目的主机才重新被组成数据报，因此再次分片是针对每个在网络中传输的数据帧)：

#	总长	更多分片（MF）？	DF	分片偏移量
首部	数据
1	1500		是	0	0
	20	1480
2	1020		是	0	185
	20	1000
3	1500		是	0	310
	20	1480
4	560		否	0	495
	20	540

第3和4片是从原始第2片再次分片而来，所以除了分片后的最后一个分片外MF为都为1。

 

重组

当一个接收者发现IP报文的下列项目之一为真时：

• DF标志为0；
• 分片偏移量字段不为0。

它便知道这个报文已被分片，并随即将数据、标识符字段、分片偏移量和更多分片标志一起储存起来。

当接受者收到了更多分片标志未被设置的分片时，它便知道原始数据载荷的总长。一旦它收齐了所有的分片，它便可以将所有片按照正确的顺序（通过分片偏移量）组装起来，并交给上层协议栈。