IP分片

介绍：

常规设备中定义了数据链路层的二层数据帧大小为1500，除去三层和四层封装，如20字节为IP首部，UDP首部8字节，TCP首部为20字节，留给真正封装的数据已然不多，也就是说，如果是TCP数据报文封装，那么留给用户数据，最大支持1460字节，而UDP则最大支持1472字节；然而现实网络中，大数据的请求十分常见（如FTP传文件，下载图片，视频等等）。那么面对大于预定义的MTU值的时候，设备将会触发分片机制（如果允许的话），将大于出接口MTU的数据拿“刀”切片；

分片原理：

分片主要用到了IP层的几个重要字段（有主角光环）

　　标识位：用于区分独一无二的数据报文

　　标志位：总共3bit，分别为保留位，是否允许分片位，是否有更多的分片

　　偏移位：表示该分片位于完整数据报的哪个位置

物理层网络一般要限制每次发送数据帧的最大长度，当设备接收到一份要发送的IP数据报时，首先进行routing选路，判断是给本机还是经本机转发，如果是经本机转发，经routing进程处理后，得到出接口，就需要查询该接口对应的MTU。如果超过了MTU，并且IP报文中的分片位为0（代表允许分片）。则将数据进行分片；当去往目的路径的MTU都不一样，有可能在数据包进行转发过程进行多次IP分片操作；只有当所有数据包都达到目的后，才会进行重组合操作；

使用UDP报文为例子，只有第一份分片报文携带了原始数据头部（UDP），其余分片只需要携带IP首部和数据，因为重组操作是在目的进行的，只需要携带一份原始数据即可；

实验验证：

 

 通过构建ping报文size=1520，抓包如下图

总共产生了5个分片。其中第一个分片仍旧是ICMP数据，最后一个分片的flag位显示0，显示是最后一个分片数据；

 

 

 总结：

1. 由于链路层的特性，一般会对MTU做限制，但是分片得越多，传输的延迟和出错的概率将会比不分片要高。所以在不可靠传输和没有重传机制的情况下，分片有可能会造成更大概率的数据出错；

2. 分片也是会消耗系统系能的，这就是为什么overlay技术中，STT会采用TCP欺骗网卡（不可分片）；

3. 对于目的端，保留分片是需要占用内存空间的，如果一直没有收到最后一个分片，重组工作无法进行，有可能会被攻击利用；