IP分片

》引入IP分片的原因：

          在数据链路层，以太网和802.3对数据帧的长度都有一个限制，最大长度为1500和1492个字节，这个特性称为MTU。当IP层的数据报要传向数据链路层，并且比MTU大，则这时就需要对数据报进行分片，把数据报分成若干片，每一片都小于MTU。

》IP层如何对数据报进行分片：

          IP分片发生在IP层，不仅源端主机会进行分片，源端网络也会分片。不同网络的MTU不同，当目标网络的MTU小于源网络，路由器就会对IP数据报进行分片。分片数据的重组发生在目的端的IP层。

         在IP首部有4个字节是用于分片的，如下图所示。前16位是IP数据报的标识，同一个数据报的各个分片的标识是一样的，目的端会根据这个标识来判断IP分片是否属于同一个IP数据报。中间3位是标志位，其中有1位用来表示是否有更多的分片，如果是最后一个分片，该标志位为0，否则为1。后面13位表示分片在原始数据的偏移，这里的原始数据是IP层收到的传输的TCP或UDP数据，不包含IP首部。

         需要注意的，在分片的数据中，传输层的首部只会出现在第一个分片中，如下图所示。因为传输层的数据格式对IP层是透明的，传输层的首部只有在传输层才会有它的作用，IP层不知道也不需要保证在每个分片中都有传输层首部。所以，在网络上传输的数据包是有可能没有传输层首部的。

》三位标志：

      第一位是为以后用准备；第二位表示是否分片，若为1则不进行分片，如果这个数据报不能通过网络转发，则丢弃，若为0，则在需要时对数据报进行分片；第三位表示“更多分片”，若为1，则表示还有分片，若为0则为最后一个分片。

》如何避免IP分片？

       在网络编程中，我们要避免IP分片，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出现差错，少传之类的，则需要从TCP层重新进行传输，需要将整个数据包，所有分片都进行重传，这个代价特别大，由此可见，IP分片会大大的降低传输层传输数据的成功率，所以我们就要避免IP分片。

       对于UDP包，我们需要在应用层限制每个包的大小，一般不要超过1472个字节，即1500-UDP头部（8）-IP头部（20）。

       但是对于TCP包，应用层则没有必要考虑包大小的问题，因为传输层已经做了这个事情。在建立三次握手的过程中，连接双方会相互通知MSS（Maximum Segment Size，最大报文段长度）,MSS一般是MTU-IP首部（20）-TCP首部（20），每次发送的TCP数据都不会超过超过双方的MSS的最小值，所以就保证了IP数据报不会超过MTU，避免了IP分片。

》IP分片重组：

        IP分片的重组发生在目的主机的IP层，接收主机在第一个分片到达时会分配一个存储缓冲区，与此同时，主机还会启动一个计数器，接下来到达的分片会根据存储区中的偏移量指定的位置进行重组，直到没有分片。

       如果计数器超时或者分片保持尚未认可状态，则数据报会被丢弃。

如何重组：在接收方将分片重组好才可以交给上层协议，待重组的分片用一个ipd结构来保存。

为了高效的进行分片重组，ipd结构需要做到以下几点：

1.快速的定位某个数据报的一组所有分片

2.快速的在正确的数据报中插入新的分片

3.有效的判断某一个数据报的所有分片是否全部接收

4.具有组装超时机制，如果在未完成组装时计时器溢出，则抛弃该组分片。