Introdução
Todos conhecemos o princípio de classificação e não classificação do IP e sua aplicação na comunicação em rede. A fragmentação e remontagem do IP são mecanismos-chave no processo de transmissão de pacotes. Quando o tamanho de um pacote excede o limite da Unidade Máxima de Transmissão (MTU) de um link de rede, a fragmentação do IP divide o pacote em vários fragmentos menores para transmissão. Esses fragmentos são transmitidos independentemente na rede e, ao chegarem ao destino, são remontados em pacotes completos pelo mecanismo de remontagem do IP. Esse processo de fragmentação e remontagem garante que pacotes de grande tamanho possam ser transmitidos na rede, garantindo a integridade e a confiabilidade dos dados. Nesta seção, examinaremos mais detalhadamente como a fragmentação e remontagem do IP funcionam.
Fragmentação e Remontagem de IP
Diferentes links de dados têm diferentes unidades máximas de transmissão (MTU); por exemplo, o link de dados FDDI tem uma MTU de 4.352 bytes e a MTU Ethernet de 1.500 bytes. MTU significa Unidade Máxima de Transmissão e se refere ao tamanho máximo de pacote que pode ser transmitido pela rede.
FDDI (Fiber Distributed Data Interface) é um padrão de rede local (LAN) de alta velocidade que utiliza fibra óptica como meio de transmissão. A Unidade Máxima de Transmissão (MTU) é o tamanho máximo de pacote que pode ser transmitido por um protocolo da camada de enlace de dados. Em redes FDDI, o tamanho da MTU é de 4352 bytes. Isso significa que o tamanho máximo de pacote que pode ser transmitido pelo protocolo da camada de enlace de dados em uma rede FDDI é de 4352 bytes. Se o pacote a ser transmitido exceder esse tamanho, ele precisará ser fragmentado para ser dividido em vários fragmentos adequados ao tamanho da MTU para transmissão e remontagem no receptor.
Para Ethernet, a MTU normalmente tem 1500 bytes de tamanho. Isso significa que a Ethernet pode transmitir pacotes de até 1500 bytes. Se o tamanho do pacote exceder o limite da MTU, ele será fragmentado em fragmentos menores para transmissão e remontado no destino. A remontagem do datagrama IP fragmentado só pode ser realizada pelo host de destino, e o roteador não realizará a operação de remontagem.
Também falamos sobre segmentos TCP anteriormente, mas MSS significa Tamanho Máximo de Segmento e desempenha um papel importante no protocolo TCP. MSS refere-se ao tamanho máximo do segmento de dados permitido para envio em uma conexão TCP. Semelhante ao MTU, o MSS é usado para limitar o tamanho dos pacotes, mas o faz na camada de transporte, a camada do protocolo TCP. O protocolo TCP transmite os dados da camada de aplicação dividindo-os em vários segmentos de dados, e o tamanho de cada segmento de dados é limitado pelo MSS.
A MTU de cada link de dados é diferente porque cada tipo de link de dados é usado para finalidades diferentes. Dependendo da finalidade de uso, diferentes MTUs podem ser hospedadas.
Suponha que o remetente queira enviar um datagrama grande de 4.000 bytes para transmissão por um link Ethernet, portanto, o datagrama precisa ser dividido em três datagramas menores para transmissão. Isso ocorre porque o tamanho de cada datagrama pequeno não pode exceder o limite de MTU, que é de 1.500 bytes. Após receber os três datagramas pequenos, o destinatário os remonta no datagrama original de 4.000 bytes com base no número de sequência e no deslocamento de cada datagrama.
Na transmissão fragmentada, a perda de um fragmento invalidará todo o datagrama IP. Para evitar isso, o TCP introduziu o MSS, em que a fragmentação é feita na camada TCP em vez da camada IP. A vantagem dessa abordagem é que o TCP tem um controle mais preciso sobre o tamanho de cada segmento, o que evita os problemas associados à fragmentação na camada IP.
Para UDP, tentamos não enviar um pacote de dados maior que a MTU. Isso ocorre porque o UDP é um protocolo de transporte orientado a conexões, que não oferece mecanismos de confiabilidade e retransmissão como o TCP. Se enviarmos um pacote de dados UDP maior que a MTU, ele será fragmentado pela camada IP para transmissão. Uma vez que um dos fragmentos seja perdido, o protocolo UDP não pode retransmitir, resultando na perda de dados. Portanto, para garantir uma transmissão de dados confiável, devemos tentar controlar o tamanho dos pacotes de dados UDP dentro da MTU e evitar a transmissão fragmentada.
Agente de pacotes de rede Mylinking ™pode identificar automaticamente vários tipos de protocolo de túnel VxLAN/NVGRE/IPoverIP/MPLS/GRE, etc., pode ser determinado de acordo com o perfil do usuário de acordo com a saída do fluxo do túnel de características internas ou externas.
○ Ele pode reconhecer pacotes de rótulos VLAN, QinQ e MPLS
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○ Pode identificar pacotes de túnel VxLAN, NVGRE, GRE, IPoverIP, GENEVE, MPLS
○ Pacotes fragmentados de IP podem ser identificados (suporta identificação de fragmentação de IP e suporta remontagem de fragmentação de IP para implementar filtragem de recursos L4 em todos os pacotes de fragmentação de IP. Implementa política de saída de tráfego.)
Por que o IP é fragmentado e o TCP é fragmentado?
Como na transmissão em rede, a camada IP fragmenta automaticamente o pacote de dados, mesmo que a camada TCP não segmente os dados, o pacote de dados será fragmentado automaticamente pela camada IP e transmitido normalmente. Então, por que o TCP precisa de fragmentação? Não é um exagero?
Suponha que haja um pacote grande que não esteja segmentado na camada TCP e se perca em trânsito; o TCP o retransmitirá, mas apenas como um pacote grande inteiro (embora a camada IP divida os dados em pacotes menores, cada um com comprimento MTU). Isso ocorre porque a camada IP não se importa com a transmissão confiável dos dados.
Em outras palavras, no transporte de uma máquina para o enlace de rede, se a camada de transporte fragmenta os dados, a camada IP não os fragmenta. Se a fragmentação não for realizada na camada de transporte, a fragmentação é possível na camada IP.
Em termos simples, o TCP segmenta os dados para que a camada IP não fique mais fragmentada e, quando ocorrem retransmissões, apenas pequenas porções dos dados fragmentados são retransmitidas. Dessa forma, a eficiência e a confiabilidade da transmissão podem ser melhoradas.
Se o TCP estiver fragmentado, a camada IP não estará fragmentada?
Na discussão acima, mencionamos que, após a fragmentação do TCP no remetente, não há fragmentação na camada IP. No entanto, pode haver outros dispositivos da camada de rede ao longo do enlace de transporte que podem ter uma unidade máxima de transmissão (MTU) menor que a MTU no remetente. Portanto, mesmo que o pacote tenha sido fragmentado no remetente, ele é fragmentado novamente ao passar pela camada IP desses dispositivos. Eventualmente, todos os fragmentos serão reunidos no destinatário.
Se pudermos determinar a MTU mínima em todo o enlace e enviar dados com esse comprimento, não ocorrerá fragmentação, independentemente do nó para o qual os dados são transmitidos. Essa MTU mínima em todo o enlace é chamada de MTU do caminho (PMTU). Quando um pacote IP chega a um roteador, se a MTU do roteador for menor que o comprimento do pacote e o sinalizador DF (Não Fragmentar) estiver definido como 1, o roteador não conseguirá fragmentar o pacote, podendo apenas descartá-lo. Nesse caso, o roteador gera uma mensagem de erro ICMP (Internet Control Message Protocol) chamada "Fragmentação Necessária, Mas DF Definida". Essa mensagem de erro ICMP será enviada de volta ao endereço de origem com o valor de MTU do roteador. Quando o remetente recebe a mensagem de erro ICMP, ele pode ajustar o tamanho do pacote com base no valor de MTU para evitar a situação de fragmentação proibida novamente.
A fragmentação de IP é uma necessidade e deve ser evitada na camada IP, especialmente em dispositivos intermediários no enlace. Portanto, no IPv6, a fragmentação de pacotes IP por dispositivos intermediários foi proibida, e a fragmentação só pode ser realizada no início e no fim do enlace.
Noções básicas de IPv6
O IPv6 é a versão 6 do Protocolo de Internet (IPv6), sucessor do IPv4. O IPv6 utiliza um comprimento de endereço de 128 bits, o que pode fornecer mais endereços IP do que o comprimento de endereço de 32 bits do IPv4. Isso ocorre porque o espaço de endereços IPv4 está se esgotando gradualmente, enquanto o espaço de endereços IPv6 é muito grande e pode atender às necessidades da Internet do futuro.
Quando falamos em IPv6, além de mais espaço de endereço, ele também traz melhor segurança e escalabilidade, o que significa que o IPv6 pode proporcionar uma melhor experiência de rede em comparação ao IPv4.
Embora o IPv6 já exista há bastante tempo, sua implantação global ainda é relativamente lenta. Isso se deve principalmente à necessidade de compatibilidade com a rede IPv4 existente, o que requer transição e migração. No entanto, com o esgotamento dos endereços IPv4 e a crescente demanda por IPv6, cada vez mais provedores de serviços de internet e organizações estão adotando gradualmente o IPv6 e implementando gradualmente a operação dual-stack de IPv6 e IPv4.
Resumo
Neste capítulo, analisamos mais profundamente como a fragmentação e a remontagem de IP funcionam. Diferentes enlaces de dados possuem diferentes Unidades Máximas de Transmissão (MTU). Quando o tamanho de um pacote excede o limite de MTU, a fragmentação de IP divide o pacote em vários fragmentos menores para transmissão e os remonta em um pacote completo pelo mecanismo de remontagem de IP após a chegada ao destino. O objetivo da fragmentação TCP é fazer com que a camada IP não seja mais fragmentada e retransmita apenas os dados pequenos que foram fragmentados quando a retransmissão ocorre, de modo a melhorar a eficiência e a confiabilidade da transmissão. No entanto, pode haver outros dispositivos da camada de rede ao longo do enlace de transporte cuja MTU pode ser menor que a do remetente, de modo que o pacote ainda será fragmentado novamente na camada IP desses dispositivos. A fragmentação na camada IP deve ser evitada o máximo possível, especialmente em dispositivos intermediários no enlace.
Horário da publicação: 07/08/2025
