解説書 Vol.1

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9.3.3 MTUとフラグメント

IPパケットを中継するとき,最大転送単位(MTU:Maximum Transfer Unit)に従い,それ以上大きなパケットは分割して送信します。これをフラグメント化といいます。MTUのサイズに収まるパケットはハードウェア処理で中継しますが,分割して送信する場合はソフトウェア処理で中継するため中継パフォーマンスが低下しますので注意が必要です。

<この項の構成>
(1) 最大フレーム長とMTUの決定
(2) MTUとフラグメント
(3) フラグメントの生成
(4) フラグメントの再構成

(1) 最大フレーム長とMTUの決定

ネットワーク内の中継装置を経由するレイヤ3パケット(IPパケット)は,回線を流れる物理フレームの中にカプセル化されています。カプセル化を次の図に示します。

図9-10 カプセル化

[図データ]

物理フレームの最大長は,規格書の最大値を固定として持つもの,構成定義で定義するもの,さらにプロトコルでネゴシエーションするものがあり,物理種別やレイヤ2プロトコルによってMTUのサイズが決定します。フレームフォーマットおよび最大フレーム長については,「4. イーサネット」〜「6. ATM」を参照してください。

構成定義で最大フレーム長またはMTUサイズを指定できる場合については,マニュアル「構成定義コマンドレファレンス Vol.1」を参照してください。

(2) MTUとフラグメント

ネットワークの中には異なるMTUのサブネットワークがある可能性があります。サイズの大きなIPパケットを,小さなMTUを持つネットワークを通る場合,IPパケットを分割し中継します。

フラグメント化モデルを次の図に示します。ネットワークAから送信したパケットをネットワークBへ中継するとき,MTUが1500から630に短くなるためにフラグメント化します。

図9-11 フラグメント化モデル

[図データ]

(3) フラグメントの生成

MTUを超えるIPパケットは,IPヘッダを除くデータ部分を8の倍数長でフラグメント化します。

ネットワークBはMTUが630ですから,IPヘッダ長を除くと610となり,610での8の倍数長は608なので608バイトずつフラグメント化します。フラグメント化したパケットにはそれぞれIPヘッダを付加します。パケットのフラグメント化を次の図に示します。

図9-12 パケットのフラグメント化

[図データ]

MTUに収まるようにフラグメント化したIPパケットは,フラグメント化したことをIPヘッダ内のオフセットとmore fragmentsビットに書き込みます。また,同一のidentificationを設定してchecksumを再計算します。オフセットは,先頭からのデータ長を8で割った値を設定します。

(4) フラグメントの再構成

フラグメント化されたIPパケットは,終端でIPヘッダ内のidentification,オフセット,more fragmentsを基に再構成します。途中のルータは再構成を行いません。それは,終端までの中継で各フラグメントを独立して経路制御させることを前提としているため,仮に途中のルータがフラグメントを蓄積し再構成しようとした場合,そのルータを通過しなかったフラグメントがあると,蓄積していたフラグメントを破棄することになるためです。

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