Фрагментация пакетов в IP-сетях

Большинство протоколов допускает использование в кадре поля данных переменной длины. Также иногда и заголовок может иметь переменную длину. Обычно протоколы определяют максимальное значение, которое может иметь длина поля данных. Эта величина называется максимальной единицей передачи данных (Maximum Transfer Unit, MTU). В некоторых протоколах задается также минимальное значение, которое может иметь длина поля данных. Например, протокол Ethernet требует, чтобы поле данных содержало, по крайней мере, 46 байтов данных (если приложение хочет отправить меньше, то обязано заполнить их до 46 байтов любыми значениями). Другие протоколы разрешают использовать поле данных нулевой длины (например, протоколы PPP, FDDI).

Важной особенностью протокола IP является его способность выполнять динамическую фрагментацию пакетов при передаче их между IP-подсетями с различными значениями MTU. Именно способность к фрагментации поспособствовало тому, что протокол IP смог занять доминирующие позиции в составных сетях. Протокол IP в узле отправителя не использует свои возможности по фрагментации пакетов. Эту задачу решает протокол TCP, который разбивает поток байтов, передаваемых ему с прикладного уровня, на сегменты требуемого размера. Например, на сегменты по 1460 байтов, если на нижнем (физическом) уровне данной IP-подсети работает протокол Ethernet. На маршрутизаторе, когда требуется передать пакет из IP-подсети с большим значением MTU в сеть с меньшим значением MTU, протокол IP обязан выполнить фрагментацию. Приведем для некоторых технологий локальных сетей значение MTU: Token Ring (16 Мбит/с) – MTU = 17960 байтов; Token Ring (4 Мбит/с) – MTU = 4056 байтов; FDDI – MTU = 4352 байта.

Следует отметить, что IP-маршрутизаторы не собирают фрагменты пакетов в более крупные пакеты, даже если на пути продвижения пакета встречается IP-подсеть, допускающая такое укрупнение. Это связано с тем, что отдельные фрагменты пакета могут перемещаться по составной сети, по различным маршрутам и поэтому нет никакой гарантии, что все фрагменты пройдут через один определенный маршрутизатор на их пути. Сбор исходного пакета происходит на хосте назначения IP-протоколом по признакам, говорящим, что данные пакеты являются фрагментами одного исходного пакета.