关于ip分片

        在应用程序中，必须关心IP数据的长度。如果它超过网络的MTU，那么就要对IP数据报进行分片。如果需要，源目的端之间的每个网络都要进行分片， 并不只是发送端主机连接第一个网络才这样做。 

        分片是分组交换的思想体现，也是IP 协议解决的两个主要问题之一。在IP 协议中的分片算法主要解决异种网最大传输单元(MTU) 的不同. 但是分组在传输过程中不断地分片和重组会带来很大的工作量还会增加一些不安全的因素。

一、什么是IP分片
    IP分片是网络上传输IP报文的一种技术手段。IP协议在传输数据包时，将数据报文分为若干分片进行传输，并在目标系统中进行重组。这一过程称为分片（ fragmentation）。

二、为什么要进行IP分片
    通常要传输的IP报文的大小超过最大传输单位MTU(Maximum Transmission Unit)时就会产生IP分片情况。IP分片通常发生在网络环境中。比如说，在以太网（Ethernet）环境中可传输最大IP报文大小（MTU）为1500字节。而传输的报文大小要比1500字节(不包括以太协议的首部和尾部18个字节)大，这个时候就需要利用到分片技术，经分片后才能传输此报文。另外，使用UDP很容易导致IP分片，而很难强迫TCP发送一个需要进行分片的报文。

三、IP分片原理及分析
    分片和重新组装的过程对传输层是透明的，其原因是当IP数据报进行分片之后，只有当它到达下一站时，才可进行重新组装，且它是由目的端的IP层来完成的。分片之后的数据报根据需要也可以再次进行分片。
    IP分片和完整IP报文差不多拥有相同的IP头，ID域对于每个分片都是一致的，这样才能在重新组装的时候识别出来自同一个IP报文的分片。在IP头里面，16位识别号唯一记录了一个IP包的ID（ipid），具有同一个ID的IP分片将会重新组装；而13位片偏移则记录了某IP片相对整个包的位置；而这两个表中间的3位标志则标志着该分片后面是否还有新的分片。这三个域就组成了IP分片的所有信息， 接受方就可以利用这些信息对IP数据进行重新组织。

    IP数据报格式：

    

 

    标志字段的作用
    标志字段在分片数据报中起了很大作用，在数据报分片时把它的值复制到每片中。标志字段的其中一个比特称作“不分片”位，用其中一个比特来表示“更多的片”。除了最后一片外，其他每个组成数据报的片都要把该比特置1。片偏移字段指的是该片偏移原始数据报开始处的位置。另外，当数据报被分片后，每个片的总长度值要改为该片的长度值。如果将标志字段的"不分片"比特置1，则IP将不对数据报进行分片。相反把数据报丢弃并发送一个I C M P差错报文并通知源主机废弃的原因。如果不是特殊需要，则不应该置1；最右比特置1表示该报文不是最后一个IP分片。
    故意发送部分IP分片而不是全部，则会导致目标主机总是等待分片消耗并占用系统资源。某些分片风暴攻击就是这种原理。
    这里以以太网为例，由于以太网传输电气方面的限制，每个以太网帧都有最小的大小64bytes最大不能超过1518bytes， 抛去以太网帧的帧头14Bytes和帧尾CRC校验部分4Bytes，那么剩下承载上层协议的地方也就是Data域最大就只能有1500Bytes，这就是前面所说的MTU的值。这个也是网络层协议非常关心的地方，因为网络层的IP协议会根据这个值来决定是否把上层传达下来的数据进行分片。就好比一个盒子没法装下一大块面包，我们需要把面包切成片，装在多个盒子里面一样的道理。

   避免IP分片

    在网络编程中，我们要避免出现IP分片，那么为什么要避免呢？原因是IP层是没有超时重传机制的 ，如果IP层对一个数据包进行了分片，只要有一个分片丢失了，只能依赖于传输层进行重传，结果是所有的分片都要重传一遍，这个代价有点大。由此可见，IP分片会大大降低传输层传送数据的成功率，所以我们要避免IP分片。

    对于TCP协议，应用层就不需要考虑这个问题了，因为传输层已经帮我们做了。在建立连接的TCP三次握手的过程中，连接双方会相互通告MSS（Maximum Segment Size，最大报文段长度1460），MSS一般是MTU - IP首部（20） - TCP首部（20），每次发送的TCP数据都不会超过双方MSS的值，所以就保证了IP数据报不会超过MTU，避免了IP分片。

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