ip分片技术及其故障处理

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1、课题分类：现场维护类主题：IP分片技术课题名称：IP分片技术及其故障处理作者：赵亚群技术职称：助理工程师单位：铁通新疆分公司直属通信段网络支撑中心联系电话：0991－7923616投稿日期：2009年4月12日IP分片技术原理及其故障处理赵亚群(铁通新疆公司网络支撑中心)摘要:本文简要介绍了IP分片技术的原理，并由此引伸出当高层协议不允许分片时可能产生的问题，以及针对这种问题的分析、处理方法。关键字:IP分片MTUMSS引言现有的Internet网络是基于TCP/IP体系架构的，其数据交换方式采用的是分组交换技术。分组交换也称为包交换，发送信息的源站点将用户要传送的数据按一定长度分割

2、成若干个数据段，这些数据段叫做“分组”(或称包)。传输过程中，需在每个分组前加上控制信息和地址标识(即分组头)，然后在网络中以“存储-转发”的方式进行传送。到了目的地，接收信息的站点将分组头去掉，把分割的数据段按顺序装好，还原成发端的数据交给收端用户，这一过程称为分组交换。IP分片原理在TCP/IP协议族中，每种链路层协议对数据帧的长度都有一个限制，其中我们常用的以太网的最大长度是1500字节，链路层的这个特性称作MTU（MaxitumTransmissionUnit），即最大传输单元（表一是几种网络的最大传输单元）。而IP报头长度为20字节到60字节，其中有16比特的总长度字段，用

3、于指示整个IP数据报的长度（单位为字节），也就是说，IP数据报的长度最大可达65535字节。尽管可以传送一个长达65535字节的IP数据报，但是大多数的链路层都会对它进行分片（fragmentation），把数据报文分成若干片进行传输。表一：几种网络的最大传输单元网络MTU字节超通道65535FDDI4352以太网1500IEEE802.3/802.21492X.25576点对点（低时延）296把一份IP数据报文分片以后，只有到达目的地才进行重新组装，这里的目的地是指IP报文传送的下一站，而不是最终的目的地，因此分片和重新组装的过程对传输层是透明的。在IP报头中，标识、标志、段偏移就

4、是用于IP报文的分片与重组的。其中标识字段长度为16比特，用于标识一个IP数据报。也就是说当发送端将某个较大的IP报文分片进行传输时，其中每个分片的标识字段都是相同的，代表这些分片是属于同一个数据报。段偏移字段13比特，用于指示该片在原始数据报中所处的位置。标志字段有三位，其中第一位未使用；第二位用于指出是否要对数据报分段，称为“请勿分段（DF）”位，如果该位的值设置为1，表示该数据报不能分段。如果必须对数据报分段，而DF位又置为1，则数据报会被丢弃，并向源端发送一个ICMP差错报文；第三位用于指出当前分段后面是否还有更多的分段，如果此位置0，表示当前分段是数据报的最后一个分段。IP

5、分片的优点是它为上层协议提供了一个透明的传输通道，使上层协议不必关心底层不同的硬件技术。但是它也有缺点：在传输过程中，即使只丢失其中的一片数据也要重传整个数据报，因为IP层的传输机制是“尽力而为”的，它本身没有超时重传机制，无法保证数据的可靠性，其可靠性是由高层协议来实现的——TCP本身具有超时和重传机制，UDP没有，但一些UDP应用程序本身执行超时和重传。最大报文段长度最大报文段长度——MSS（MaxitumSegmentSize）表示TCP每次能够传输的最大数据块的长度。TCP协议在建立连接的时候通常要协商双方的MSS值，通讯双方会将双方提供的MSS的最小值确定为这次连接的最大M

6、SS值，这个值TCP协议在实现的时候往往用MTU值减去固定的IP首部（20字节）和TCP首部（20字节）长度,因此对于以太网而言，其MSS值通常是1460。当然,在实际的网络环境中,情况往往比较复杂,例如对于PPPOE报文——基于以太网的点对点协议,因为采用了二次封装(增加了PPP的报头，其开销为8字节),导致以太网帧的实际净荷减小了,其MTU值变为1500-8=1492字节，此时，如果高层协议因为某些原因不允许网络层对其数据包进行分片,就有可能导致某些应用无法通信。实际应用分析在实际的组网应用中，因IP不允许分片而导致报文丢弃的故障现象通常是：网络层可达，某些网站和应用没问题，而有

7、些网站无法浏览，某些应用（如收发邮件等）无法正常使用等。这时，我们可以通过抓包工具和测试命令来判断、定位故障点。首先，通过抓包查看建立TCP连接的两个主机之间协商的MSS值的大小。如下图所示，通过获取的报文可以看到：主机116.245.111.254与服务器61.172.201.209之间在进行TCP握手时，协商的MSS值的大小为1460。在IP协议的标志位（flags字段），可以看到DF位的设置，如下图所示，DF位被置为1，即不允许报文分片。这就要求主机