IPパケットのフラグメント

下位のデバイスの種類により、一度に送信可能なパケットの大きさ(フレーム長)は限界がある(MTUと呼ばれている)。

代表的なMTUの大きさを、を下表に示す。

ハードウェア	MTU
イーサネット	1492 byte
FDDI	4352 byte
X.25	576 byte

上記サイズを越えるIPパケットは、IPレイヤの送信処理(ip_output関数)中で複数のパケットに分割(フラグメント化)され(ip_fragment関数)、送信される。

複数のパケットに分割(フラグメント化)されたIPパケットは、IPレイヤの受信処理(ip_local_deliver関数)中で一つのIPパケットに復元(リアセンブル)される(ip_defrag関数)。(設定によっては受信の瞬間に行うことも可能(ip_rcv関数)。ルータとしてforwarding処理を行う前に復元することにより、ネットワーク負荷を下げるという意味で効果がある場合もある)

ip_fragment()
- パケット送信時、パケット長がMTUより大きい時に呼び出される。設定されている時に呼び出される。ただしパケットの分割を禁止されている場合(ip_dont_fragment関数)は、自分自身に ICMPメッセージを上げる(icmp_send(ICMP_DEST_UNREACH)関数)。
- パケット長がMTU以下になるように、複数のパケットに分割する。必要なだけ新しいパケットを確保(alloc_skb関数)し、ヘッダとデータのコピーを行う。
- IPヘッダfrag_offの上位フィールドにフラグメントされているかいなかの情報(IP_MF)を格納、下位フィールドに元のIPパケットにおける内部オフセットを格納。
ip_defrag()
- パケット受信時、イーサヘッダfrag_off にIP_DFかoffsetが設定されている時に呼び出される。
- フラグメントは、復元される(はずの)IPパケット毎のキュー(ipq構造体) 毎にリンクされる。完全に復元されまで、この関数は上記キューにフラグメントをリンクし続ける。
  - タイマ(ip_expire)の起動要求。新しいフラグメントが到着する度にリセットされ再起動要求を行う。(標準では不完全なフラグメントを破棄する時間は30秒だが、/proc/sys/net/ipfrag_timeで変更可能)
  - タイマ(ip_expire)が起動されると、不完全なフラグメントを全て破棄する。送信元にはicmpメッセージを送り返しそのことを通知する。(icmp_send(ICMP_TIME_EXCEEDED)関数)
- 完全なIPパケットを復元するためのフラグメントが全て揃ったら、新しいパケット(sk_buff)を確保し、そこにフラグメントからデータを全てコピーする(ip_glue関数)。 ipq構造体のキューおよびそこに継っているフラグメントは全て破棄してしまう。

(NIS)HirokazuTakahashi
2000年06月11日 (日) 22時29分57秒 JST1

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