Фрагментація ІР-дейтаграм

1. Фрагментація ІР-дейтаграм

2. Основні положення фрагментації

Фрагментація – процедура розділення дейтаграми на декілька
дейтаграм меншого розміру.
Фрагментація необхідна, оскільки кожний сегмент (канал) мережі має
конкретні параметри передачі: пропускну спроможність, значення
MTU тощо.
Кожного разу при передачі дейтаграми ІР-модуль в процесі
маршрутизації визначає, з якого інтерфейсу вона має бути
відправлена, і запитує значення MTU (Maximum Transmission Unit)
цього інтерфейсу. Після цього ІР-модуль порівнює MTU з розміром
дейтаграми і, якщо остання перевищує максимальну одиницю
передачі, розбиває дейтаграму на фрагменти.
Фрагментація може виконуватись як на кінцевій станції, що
відправляє ІР-дейтаграму, так і на будь-якому проміжному
комунікаційному модулі.
2

3. Основні положення фрагментації

MTU – максимальний розмір поля даних (поля корисного
навантаження) кадру, який формується протоколом канального
рівня, і може бути переданий без фрагментації.
Зазвичай в MTU не входить заголовок протоколу, хоча в деяких
мережних технологіях і може враховуватись.
3

4. Основні положення фрагментації

ІР-дейтаграма (і все повідомлення), що була фрагментована,
збирається тільки в кінцевій станції (пункті призначення).
На відміну від ІР-мереж, в деяких мережах інших технологій
використовується поетапна схема, при реалізації якої фрагменти
збираються в найближчому пункті пересилки.
Фрагментація, по суті, є прозорою для транспортного рівня.
Фрагментацію необхідно враховувати на рівні протоколів TCP та UDP
у випадку, коли треба попередити зниження продуктивності, яке
супроводжує фрагментацію.
Використовуючи UDP, легко спровокувати фрагментацію. В протоколі
TCP передбачені заходи попередження фрагментації, і додаток
практично не може змусити TCP пересилати сегмент такого
розміру, що вимагає фрагментування.
4

5. Основні положення фрагментації

Якщо ІР-дейтаграма була фрагментована, то кожний фрагмент
стає окремим незалежним блоком зі своїм заголовком. Вони
аналізуються та маршрутизуються комунікаційними вузлами
(маршрутизаторами)
незалежно,
і
тому
порушується
послідовність приходу в кінцевий пункт призначення.
При втраті хоча б одного фрагменту дейтаграми ініціюється
повторна передача всієї дейтаграми. Але оскільки в самому
протоколі ІР не передбачені процедури таймауту та повторної
передачі, ці функції необхідно перекласти на більш високі рівні.
5

6. Основні положення фрагментації

Приклад фрагментації ІР-дейтаграми, що містить
ТСР-сегмент (UDP-дейтаграму)
ІР-заголовок
ІР-заголовок
ТСР(UDP)заголовок
ТСР(UDP)заголовок
ТСР(UDP)-дані
ТСР(UDP)-дані
(Повідомлення)
ІР-заголовок
ТСР(UDP)дані
6

7. Основні положення фрагментації

Одне з основних правил фрагментації вимагає:
розмір
області
навантаження
даних,
тобто
дейтаграми
розмір
(сюди
поля
корисного
відноситься
вся
інформація, що міститься в дейтаграмі за ІР-заголовком)
був кратним 8 байтам для всіх фрагментів, крім останнього
(останній фрагмент може містити навіть всього 1 байт).
7

8. Фрагментація дейтаграм (приклад)

Приклад. Повідомлення 4080 байт, що має ідентифікатор 14825 і
обробляється протоколом UDP, необхідно терміново передати з
максимальною безпекою в межах даного континенту через
мережу з максимально допустимим розміром корисного
навантаження 1400 байт. Які будуть значення всіх полів
заголовка дейтаграми в кожному з отриманих фрагментів при
відсутності необов'язкових опцій (параметрів).
8

9. Фрагментація дейтаграм (приклад)

Фрагменти дейтаграм
Перший фрагмент
ІР-заголовок
20 байт
UDPзаголовок
UDP-дані
(Повідомлення)
Поле корисного навантаження
дейтаграми (поле даних)
Максимум 1400 байт
Всі фрагменти, крім
першого
ІР-заголовок
20 байт
UDP-дані
(Повідомлення)
Поле корисного навантаження
дейтаграми (поле даних)
Максимум 1400 байт
9

10. Фрагментація дейтаграм (приклад)

4
5
126
1396
14825
1
0
127
17
Контр. сума
ІР-адреса відправника
ІР-адреса отримувача
5
126
4108
14825
0
0
128
17
Контр. сума
ІР-адреса відправника
ІР-адреса отримувача
Дані (UDP-заголовок та
байти 1 – 1368 повідомлення)
4
Дані (байти 1 – 4088:
UDP-заголовок та повідомлення)
4
5
126
1396
14825
1
172
127
17
Контр. сума
ІР-адреса відправника
ІР-адреса отримувача
Дані (байти 1369 – 2744)
4
5
126
1356
14825
0
344
127
17
Контр. сума
ІР-адреса відправника
ІР-адреса отримувача
Дані (байти 2745 – 4080)
10

11. Фрагментація дейтаграм (приклад)

Структура мережі
Робоча
станція
MTU = 1400
MTU = 1400
MTU = 1500
Робоча
станція
MTU = 800
11

12. Фрагментація дейтаграм (приклад)

1396
126
5
0
1
14825
Контр. сума
17
127
ІР-адреса відправника
ІР-адреса отримувача
4
4108
126
5
0
0
14825
Контр. сума
17
128
ІР-адреса відправника
ІР-адреса отримувача
Дані (UDP-заголовок та
байти 1 – 1368 повідомлення)
4
Дані (байти 1 – 4088:
UDP-заголовок та повідомлення)
1396
126
5
172
1
14825
Контр. сума
17
127
ІР-адреса відправника
ІР-адреса отримувача
4
Дані (байти 1369 – 2744)
1356
126
5
344
0
14825
Контр. сума
17
127
ІР-адреса відправника
ІР-адреса отримувача
4
796
126
5
172
1
14825
Контр. сума
17
126
ІР-адреса відправника
ІР-адреса отримувача
4
Дані (байти 1369 – 2144
повідомлення)
620
126
5
269
1
14825
Контр. сума
17
126
ІР-адреса відправника
ІР-адреса отримувача
4
Дані (байти 2145 – 2744
повідомлення)
Дані (байти 2745 – 4080)
12