IPv4/Fragmentierung

topic - Kurzbeschreibung

Beschreibung

Warum Fragmentierung?

• Anpassung der Datagramgrösse an die MTU der lokalen Netz-Technologie
• Definition des Protokolls / Beschränkung durch Norm
• Paketlänge in verschiedenen Netzen
• Token Ring32768 bit
• Ethernet12144 bit
• X.25 (Maximum)8192 bit
• X.25 (Standard)1024 bit

Fragmentierung

• Felder: DF, MF, Identifikation, Fragmentabstand
• kann nur bei DF=0 durchgeführt werden
• wird von den Routern eigenständig vorgenommen
• kann bei Bedarf wiederholt angewandt werden
• Zielhost muss die Fragmente zusammensetzen

Fragmentierung

• Alle Fragmente haben dieselbe Kennung
• diese definiert keine Reihenfolge
• Zu fragmentierende Pakete mit DF-Flag werden verworfen, da sie nicht in das nächste Netzwerk geleitet werden können
• Stationen, die nicht alle Fragmente eines IP-Datagrams innerhalb einer bestimmten Zeitspanne (i.d.R. 30-40s) zum Reassemblieren erhalten, verwerfen alle empfangenen Pakete

Fragment Offset

• Gibt die Länge relativ in Byte zum Beginn des Datenbereichs im ursprünglichen Datagram an
• Ermöglicht dem Empfänger mehrere Fragmente in der richtigen Reihenfolge zusammenzusetzen
• Bei vollständigem Datagram (keine Fragmentierung) und beim ersten Fragment hat der Fragment Offset immer den Wert 0

Fragment Offset (Grafik)

Beispiel

• Netz1: MTU 1200Byte
• Netz2: MTU 532 Byte
• Netz3: MTU 276 Byte
• Paket mit Länge 1044Byte (= 20Byte Header + 1024Byte Daten) und nicht gesetztem DF-Bit soll über die 3 Netze übertragen werden
• Die Reihenfolge der Ankunft beim Zielhost spielt keine Rolle.
• Wenn nach Ablauf eines Timers nicht alle Teilpakete angekommen sind, wird das Paket verworfen.

Beispiel - Paketlänge 1044 Byte

Anhang

Siehe auch

• IPv4
• IPv4-Adresse
• IPv4-Subnetz
• IPv4-in-IPv6
• IPv4/Adresse
• IPv4/Adressen
• IPv4/Adressraum
• IPv4/Broadcast
• IPv4/DHCP
• IPv4/DHCP/Server
• IPv4/Diagramm
• IPv4/Fragmentierung
• IPv4/Header
• IPv4/Header/Format
• IPv4/ICMP/Redirect
• IPv4/ICMP/Sicherheit
• IPv4/IGMP
• IPv4/Netzklassen
• IPv4/Routing
• IPv4/Source Routing
• IPv4/Subnetting
• IPv4/Subnetz
• IPv4/Subnetz/Aufgaben
• IPv4/Subnetz/Berechnung
• IPv4/Subnetz/CIDR
• IPv4/Subnetz/VLSM

Datagrammfragmentierung

Auf dem Weg vom Sender zum Empfänger kann es vorkommen, dass ein Datagramm ein Netz durchlaufen muss, welches nur kleine Datagramme unterstützt.

• Jedes Datagramm erhält vom Sender eine Kennung (Identification).
• Stellt ein Router auf dem Weg zum Ziel fest, dass das Datagramm für das nächste Teilnetz zu groß ist, so kann er es in zwei Fragmente aufteilen.
• Dazu sind folgende Schritte notwendig:

• Aufteilen der Nutzdaten an einer 64-Bit-Grenze (das zweite Fragment enthält dann nicht unbedingt ein Vielfaches von 64 Bit Daten)
• Kopieren der Headerdaten des Originaldatagramms in die neuen Header
• Setzen des „more-fragments“-Flags beim ersten Fragment
• Beim zweiten Fragment erhält das more-fragments Flag den Wert des Originaldatagramms, da das Originaldatagramm bereits ein Fragment gewesen sein kann.
• Erneutes Setzen der Länge-Felder in den Headern
• Beim zweiten Fragment enthält Fragment-Offset die Summe aus Fragment-Offset des Originaldatagramms und die Anzahl der (Nutzdaten-)Bytes des ersten Fragments.

Das Fragmentieren in n > 2 Fragmente funktioniert entsprechend.

Um ein Paket wieder zusammenzusetzen, kombiniert der Empfänger alle Fragmente, welche die gleiche Kennung (Identifikation), den gleichen Absender, Empfänger und das gleiche Protokoll haben.

• Dabei erkennt er das erste Fragment daran, dass Fragment-Offset den Wert 0 hat.
• Das jeweils nächste Fragment erkennt er ebenfalls am Fragment-Offset und das letzte Fragment daran, dass more-fragments den Wert 0 hat.