IP Fragmentation(단편화)

개요

본 문서에서는 IP Fragmentation(단편화)에 대해 알아본다.

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IP Fragmentation

• 패킷을 전송하고자 하는데 패킷의 크기가 MTU(Maximum Transmission Unit)을 초과하면 한번에 전송할 수 없다.
• 패킷을 MTU 이하의 조각으로 분할하는 것을 단편화(Fragmentation), 분할된 조각을 단편(Fragment)이라고 한다.

• 즉, 거치는 라우터 마다 전송에 적합한 데이터링크계층 프레임으로 변환이 필요하다.

• IPv4 에서의 단편화
  • IPv4에서는 발신지 뿐만 아니라 중간 라우터에서도 IP 단편화가 가능하다.
• IPv6 에서의 단편화
  • IPv6에서는 IP 단편화가 발신지에서만 가능하다.
  • IPv6에서는 라우팅 처리 효율을 높이기 위해, 가급적 IP 단편화를 필요없도록 한다.
  • Ipv4와 달리, 기본 헤더 상에 단편화 제어 관련 필드를 두지 않고, 단편화 확장 헤더를 통해 단편화한다.
• 재조립(Reassembly)은 항상 최종 수신지에서만 가능하다.

MTU(Maximum Transmission Unit)
MTU는 최대 전송 단위로서 TCP/IP Network 등과 같이 패킷 또는 프레임 기반의 네트워크에서 전송될 수 있는 최대 크기의 패킷 또는 프레임을 가리키며 대개 옥텟을 단위로 사용한다.

• MTU가 너무 크면
  • 큰 크기의 패킷을 처리할 수 없는 라우터를 만나면 재전송을 해야하는 경우가 생길 수 있다.
• MTU가 너무 작으면
  • 상대적으로 헤더 및 송수신 확인에 따르는 오버헤드가 커진다.

단편화 예시

• 4000바이트의 패킷을 전송하려고 하는데 MTU가 1500이다.
• 패킷은 아래와 같이 분할된다.

순서	페이로드	헤더	More Flag	offset
1	1480	20	1	0
2	1480	20	1	185
3	1020	20	0	370

• 각 단편 모두 헤더를 가져야 하기 때문에 최대 1480 Bytes로 분할 될 수 있다.
• 1번 2번 단편은 뒤에 이어질 단편이 있으므로 More Flag가 1이다.
• offset은 8 Bytes 단위로 표시된다.

참고

IP 단편화 - IT위키
IP Fragmentation, IP Segmentation, IP 단편화, IP 조각화, IPv4 단편화, IPv6 단편화 - 정보통신기술용어해설
MTU란 - 고민하자