TCP/IP协议族的网络层基础（3）——IP分片
之前的文章中我们讨论过，一旦IP数据报大小超过MTU的限制，就会被分片（如果在IP头部设置禁止分片标志将返回ICMP错误），具体看MTU对IP协议的影响。之前我们用图片的方式形象地描述了是如何分片的，下面我们用tcpdump抓个包看看IP协议究竟是怎么分片的。
IP头部中有三个字段用来描述分片和分片之后在接收端的重组：16位数据报标识，3位标志和13位片偏移。一个IP数据报的每个分片都有自己的IP头部，它们具有相同的标识值，但具有不同的片偏移。并且除了最后一个分片外，其他分片都将设置（MF）标志。另外，需要注意的一点是，每个分片的IP头部的总长度被设置为该分片的总长度。
以太网帧的MTU为1500字节，因此它能够接受的IP数据报的数据部分最多是1480字节（头部占20字节）。在下面测试的时候，我们用IP数据报封装一个长度为1481字节的ICMP报文（包括8字节的ICMP头部，所以其数据部分长度为1473字节），则该数据报在使用以太网帧传输时必须被分片，如下图
注意ICMP报文头部大小不一定是8字节，具体的根据报文类型而定。这里因为下面要用到ping命令，ping命令使用的ICMP回显和应答报文的头部长度是8字节。
我们开启两台虚拟机，在一台虚拟机上ping另一台虚拟机，每次传送1473字节的数据（ICMP报文的数据部分）来强制引起分片，并用tcpdump抓取这一过程中双方交换的数据包。具体命令如下
sudo tcpdump -ntv -i ens33 icmp //只抓取ICMP报文
ping 192.168.224.138 -s 1473 //-s选项指定每次发送1473字节的数据 192.168.224.138是另一台虚拟机的IP地址
我们看下输出的IP数据报的头两个分片
- 这两个分片的标识都是48147
- 第一个分片的偏移值为0
- 第二个分片的偏移值为1480，显然第二个分片的片偏移值实际上也是第一个分片的ICMP报文长度（8字节头部+1472字节数据），如果有第三个分片，第三个分片的偏移应该就是2960（1480*2）
- 第一个分片输出flags[+]，标识还有后续分片，第二分片输出flags[none]，标识已经没有后续分片了
- 这两个分片的长度一个是1500一个是21，和我们上面分析的一样。