IPv4数据报分片机制:工作原理及应用注意事项

当IP数据报的长度超过帧的MTU时,它将被分片传输。这个过程可能发生在发送端,也可能发生在中转路由器上,而且可能在传输过程中多次分片,但只有在最终的目标机器上,这些分片才会被内核中的IP模块重新组装。这种分片传输可以让数据报在网络中传输,而不会因为超过MTU而无法传输。

IP头部中的三个字段:数据报标识、标志和片偏移为IP的分片和重组提供了足够的信息。数据报标识是一个16位的字段,用于标识一个数据报,当一个数据报由于长度超过网络的MTU而必须分片时,该值会被复制到所有的数据报片的标识字段中。这样,在重组的时候,相同标识符的数据报片就会被重新组装成一个完整的数据报。

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标志字段是一个3位的字段,其中最低位叫做MF,MF=1表示后面还有若干个数据报片,MF=0表示这已经是最后一个数据报片了。中间位叫做DF,DF表示不能进行分片,DF=0才可以进行分片操作。这两个标志字段为IP数据报的分片和重组提供了足够的信息。

片偏移字段是一个13位的字段,表示一个片在原数据报中的相对位置。每个分片的长度都是8字节的整数倍,最后一个分片不够八字节的一样是填充。因此,一个IP数据报的每个分片都具有自己的IP头部,它们具有相同的标识值,但具有不同的片偏移。除了最后一个分片外,其他分片都将设置MF标志。此外,每个分片的IP头部的总长度字段将被设置为该分片的长度。

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IP分片机制虽然可以让数据报在网络中传输,但是也会带来一定的问题。分片可能会增加网络传输的延迟,同时也会增加网络拥塞的风险。因此,在实际应用中,需要根据网络的状况和传输的要求,合理地使用IP分片机制。

另外,需要注意的是,IP分片机制仅适用于IPv4协议,而IPv6协议中已经取消了IP分片机制,改为在发送端就将数据报分成符合MTU大小的数据块进行传输,因此IPv6协议的传输效率更高,延迟更小。

总之,IP头部中的数据报标识、标志和片偏移这三个字段为IP的分片和重组提供了足够的信息,使得IP数据报能够在网络中被分片传输,同时也能够被内核中的IP模块重新组装。对于网络和计算机相关的工作人员来说,了解IP分片机制是必不可少的知识点。同时,也需要根据实际情况合理地使用IP分片机制,以提高网络传输效率和降低网络拥塞的风险。

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