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IPv4 - Fragmentation
課程影片
第 7F 講 路由器運作原理以及網路互連技術 L07 6
術語：MTU
每一種傳輸介質或協定，其單一封包的大小都有上限。這個單一封包的大小上限，稱為 MTU (Maximun Transmission Unit)。舉例來說，乙太網路單一封包最大只能傳輸 1,518 位元組，而 802.11 的傳輸上限則為 2,312 位元組。
問題：L3 封包擠不進 L2 的 MTU
這時候就產生了一個問題：當一個 IP 封包大小太大，以致於無法在 L2 以單一封包傳輸時，這樣該怎麼處理呢？
解法：Fragmentation
這時候，就要想辦法把 IP 封包裡面的資料分割，每一個分割後的資料各被包裝成一系列的封包，分別傳送。等這一系列封包到了目的地之後，再組裝起來。
注意是「到目的地之後」才會組裝起來。所以被分割的封包就是被分割了。
例子
在這個例子中，假定 的封包得經由 三個路由器轉送到 。則分個的
H5 到 R1
H5 藉由 WiFi 將封包傳輸給 R1。
R1 到 R2
R1 與 R2 使用乙太網路連接。這時候乙太網路的單一封包仍然裝得下，因此就不分割。僅僅是把表頭從 802.11 換成乙太網路的。
R2 到 R3
這時候，因為 PPP 的單一封包最多只能傳輸 512 位元組，所以封包被分割成 3 份：
R3 到 H8
三個被分割的小封包藉由乙太網路傳送給 H8。注意 封包的組裝是發生在接收方，路由器不會把已經分割的封包重新組裝。因此，儘管 R3 到 H8 使用的是乙太網路，可以一個封包就能傳輸 1,400 位元組，R3 也不會因為這樣就把這 3 個小封包重新組裝起來。
分割封包
沒分割的封包 –- MF 與 frag_off 同時為 0
對於一個沒有分割的封包，它的 MF 與 frag_off 會同時是 0。這是因為 frag_off 為 0，表示它是一系列分割後的封包中，最前面的封包; 但是這時 MF 又是 0，表示這一系列的封包中，已經沒有更多封包了。因此這樣的封包 MF 與 frag_off 同時為 0。
對於這樣的封包，MF 與 frag_off 至少有一者不是 0。所以有三三種狀況。
分割的第一部分 –- MF 非 0，frag_off 為 0
這表示這個封包是一系列分割後產生的封包的第一個，而且因為 MF 不是 0，所以表示它不是這一系列封包的最後一個。舉例來說，上圖的第一個封包就是這個例子。
分割的中間 –- MF 非 0，frag_off 非 0
因為 MF 非零，表示這不是這一系列封包的最後一個。而這時這個封包的 frag_off，表示這是原先封包的資料中的起始位置。注意起始位置其實是 (frag_off*8)。
舉例來說，上圖第二個封包中，frag_off 是 64，表示這個封包當中的資料，是原先封包第 位元組開始的資料。而這也跟第一個封包所含的資料大小一樣，恰好就是 512 位元組。
又比如說，上面第三個封包的 frag_off 為 128，表示這個封包中的資料，是原封包中第 位元組開始算起的資料。這也而這個 1,024 恰好就是前 2 個封包資料量的總和。
分割的最後一個封包 –- MF 為 0，frag_off 非 0
DF 為 0 表示這一系列沒有其他封包了。
組合封包 –- 由 (frag_off*8, tot_len) 組合
那拿到封包之後，要怎麼把它們組合起來呢？對於一系列具有相同 id 的封包：
- 每拿到一個封包，就可以知道它表示原先資料的「從
(frag_off*8)開始的tot_len位元組」。 - 直到收集到該
id下，MF為0的那個封包為止。
這眾多的 (frag_off*8, tot_len) 集合起來，就可以像拼拼圖那樣拼出完整的資料。而如果中間有少的話，那該怎麼辦？答案是直接丟棄，因為 IP 是不可靠傳輸。
