IP分片(IP Fragment)

IP分片是指在IP层将一个较大的数据包分割成多个较小的数据包进行传输的过程。这是由于不同网络之间的最大传输单元（MTU）可能不同，如果一个数据包的大小超过了某个网络的MTU，那么这个数据包就需要被分割成多个小的数据包进行传输，接收方在接收到所有分片后，再将它们组装成原来的数据包。IP分片会增加网络传输的复杂度和带宽消耗，而且如果某个分片丢失，整个数据包都需要重新传输。因此，现代网络通常尽量避免IP分片，而是通过路径MTU发现（PMTUD）等技术来控制数据包的大小，以避免分片。

相关问题

linux ip fragment,ip数据包分片函数ip_fragment分析

在网络传输过程中，由于网络链路的限制，IP数据报的大小可能会超过链路MTU（最大传输单元），因此需要将IP数据报分片以便在链路上传输。Linux内核提供了IP数据报分片的功能，具体实现在函数ip_fragment中。

ip_fragment函数的主要作用是将一个超过MTU的IP数据报分片，并将分片后的数据填充到新的IP数据报中。函数的参数包括原始IP数据报、MTU大小以及分片后的数据报链表。该函数的实现流程如下：

1. 检查数据包是否需要分片，如果不需要则直接返回原始数据包。

2. 检查数据包的长度是否合法，如果超过IP数据报最大长度（64KB），则返回错误。

3. 计算分片数目以及每个分片的长度。如果数据包长度正好是MTU的整数倍，则分片数目为1，否则需要多个分片。

4. 遍历每个分片，为每个分片创建一个新的IP数据报，并设置IP头部的各个字段，包括标志位、分片偏移量、长度等。

5. 将原始数据报的数据部分按照MTU大小进行分片，并将每个分片填充到新的IP数据报中，然后将新的IP数据报添加到分片链表中。

6. 返回分片链表。

需要注意的是，IP数据报分片过程中需要保证分片的顺序和完整性，以便接收端能够正确地重组数据报。在Linux内核中，分片数据报的重组过程由函数ip_defrag进行处理。

ip 分片程序实现

IP 分片是指将一个 IP 数据包分割成多个更小的数据包，以便在网络上传输。以下是一个简单的 IP 分片程序实现的示例：

import socket

def fragment_packet(packet, MTU):
    # 获取 IP 数据包头部信息
    header = packet[:20] 
    # 获取 IP 数据包负载信息
    payload = packet[20:] 
    # 计算每个分片的大小
    num_fragments = (len(payload) + MTU - 1) // MTU  
    # 计算每个分片的偏移量
    offsets = [i * MTU for i in range(num_fragments)] 
    # 创建分片列表
    fragments = [] 
    for i in range(num_fragments):
        # 设置分片标志
        flags = 0x01 if i != num_fragments - 1 else 0x00 
        # 构造 IP 分片头部
        fragment_header = header + ((flags << 13) | offsets[i] >> 3).to_bytes(2, 'big') + b'\x00\x00'
        # 计算该分片的负载
        fragment_payload = payload[offsets[i]:offsets[i] + MTU]
        # 将 IP 分片头部和负载拼接成 IP 分片
        fragment = fragment_header + fragment_payload
        # 添加到分片列表中
        fragments.append(fragment)
    return fragments

# 测试
packet = b'\x45\x00\x00\x3c\x1c\x46\x40\x00\x40\x06\x37\xeb\x0a\x00\x00\x01\x0a\x00\x00\x02\x08\x00\x7d\x8d\x00\x17\x00\x00\x01\x01\x08\x0a\x00\x00\x01\x01\x08\x0a\x00\x00\x02\x05\x00\x02\x00\x00\x00\x00'
MTU = 24
fragments = fragment_packet(packet, MTU)
for fragment in fragments:
    print(fragment.hex())

这是一个 Python 程序，其中 `packet` 是待分片的 IP 数据包，`MTU` 是每个分片的最大传输单元。`fragment_packet()` 函数将 IP 数据包分割成多个大小为 `MTU` 的 IP 分片。该函数首先获取 IP 数据包头部信息和负载信息，计算分片数量和偏移量，然后构造 IP 分片头部和负载，将它们拼接成 IP 分片，最后将所有分片添加到分片列表中并返回。在此示例中，我们将 MTU 设置为 24，以便将一个 IP 数据包分割成多个更小的数据包。