IP分片时为啥片中数据长度要求为8字节的整数倍

IP分片是互联网协议（IP）中处理网络层传输的一个重要过程，它将大数据报分割成更小的片段，以适应不同网络的MTU（最大传输单元）。在RFC 791文档中，规定了互联网协议的正式规范，其中包括了关于分片和重组的详细说明。本知识点主要围绕IP分片的必要性以及为什么片中数据长度要求为8字节的整数倍这两个方面进行分析。 我们来了解IP分片的背景。IP协议是一种无连接的协议，它不保证数据包的顺序和完整性，所以需要依靠上层协议如TCP来保证数据的可靠传输。在数据包的传输过程中，当遇到一个MTU较小的网络时，如果数据包的大小超过了该网络的MTU，就需要进行分片处理。每个片段都会被封装在自己的IP头部中，并发送到目的主机。在目的主机端，这些片段会被重新组装成原始的数据包。 分片的主要目的是允许数据包能够适应不同网络的MTU限制，同时允许不同类型的网络互相连接和通信。例如，以太网的标准MTU是1500字节，而某些广域网技术如PPP可能有更低的MTU。如果没有分片机制，超过目标网络MTU的数据包将无法传输。 为什么IP分片的数据长度要求为8字节的整数倍呢？这一要求实际上来源于IP头部中的相关字段的设计。IP头部包含一个称为“片段偏移”（fragment offset）的字段，该字段的长度为13位，用于指示该分片在原始数据报中的位置。因为13位的长度可以表示的最大值是8191，而分片偏移的单位是8字节，所以为了充分利用这个字段的表示能力，每个分片的长度最好是8字节的整数倍。 这样做的好处是提高了网络传输的效率，因为每一个分片都可能需要单独地处理和传输，如果每个分片的长度是8字节的倍数，那么每个分片可以完全填充片段偏移字段的最大表示空间，从而在分片和重组过程中避免了不必要的开销。 此外，这种设计也使得IP头部的校验和计算更为方便。在IP协议中，头部校验和的计算需要考虑整个头部，如果分片的长度都是8字节的倍数，则在分片和重组时更容易跟踪头部的变化并重新计算校验和，保证数据的完整性。 IP分片中数据长度要求为8字节的整数倍是出于对IP头部中片段偏移字段的设计考虑，这一设计优化了网络传输效率和头部校验和的计算。在实际应用中，网络管理员和工程师应当理解这一点，合理配置网络设备的MTU大小，并在设计网络时充分考虑IP分片对性能的可能影响。通过深入理解这些细节，可以更有效地设计和维护符合RFC 791规定的网络系统。