一、什么情况下会分片

触发条件只有一个：要发的包比「出接口的 MTU」大。 注意是「出接口」：同一个包从 1500 的网口发出去不用切，从 1492 的 PPPoE 口发就要切。 所以分片是「逐跳」的事，不是「端到端」的事。

第三行那个「多 1 字节就要切」看着很蠢，但规则就是这样： MTU 是硬上限，没有「差不多」的余地。 所以实际部署时会把 MTU 留一点余量，比如隧道场景设 1400。

二、管分片的三个字段

IPv4 首部里有三个字段专门为分片服务：

第二行 DF 是「路径 MTU 发现」的关键： 发的时候把 DF 置 1，中间设备过不去就只能报错，不能偷偷切。 这样源端才能知道「路太窄了」。 第一行「标识」为什么必须相同： 因为网络上同时有很多包在飞，接收方要靠它区分「这些片是不是一家的」。 现代实现通常用「源地址 + 目的地址 + 标识 + 协议」四元组来判定。

三、为什么偏移以 8 字节为单位

因为片偏移字段只有 13 位。 13 位最大 8191，如果按字节算，只能表示 8191 字节——连一个 9000 字节的包都描述不了。

第二行那个 65528 刚好覆盖 IP 包的最大长度 65535—— 这就是选 8 而不是 16 或 32 的原因：够用，又最细。 代价是「每片的数据长度必须是 8 的倍数」，最后一片除外——因为剩下多少就装多少。

四、重组只在终点做

中间路由器只分片，不重组：它没有「等所有片到齐」的时间，也不该有。 重组发生在目的主机——因为在到达之前，谁也不知道下一段路有多宽。 这个设计有一个直接后果：分片越多，中间设备要转发的「件数」越多，开销越大。 所以工程上更愿意「在源端就切好」，这就是 TCP 的 MSS 协商和 PMTUD 存在的理由。 IPv6 干脆取消了「中间路由器分片」：只有源端能分，路上过不去就回一个「包太大」。 这一刀把路由器最讨厌的活砍掉了——细节在 4.6.8 讲。

五、分片的代价

一句话：掉一片，全包作废。 IP 层没有「重传某一片」的机制，重组超时就整包丢弃，让 TCP 重传整个报文。

第三行说明「分片对成功率的伤害是指数的」： 10 片各 1% 的丢包，整包成功率只剩 90.4%（0.99 的 10 次方）。 这就是「分片一多，吞吐就塌」的数学解释。 还有一层开销容易被忽略：每片都要带一份 20 字节的首部， 切 3 片就多花 40 字节的「信封」。切得越碎，信封占比越高。

六、动手 Demo：4000 字节的包，被切成什么样

把 4000 字节的包按 MTU 1500 切一遍，看每片的长度、偏移和 MF。 注意偏移的两种写法：一种以 8 字节为单位，一种是真实字节。

payload, mtu = 4000 - 20, 1500
step = (mtu - 20) // 8 * 8
off = 0
while payload > 0:
    take = min(step, payload)
    payload -= take
    print(take, off // 8, 1 if payload else 0)
    off += take

实跑输出：

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4000 字节的包，被切成什么样
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**分片的三个参数都在这张表里**：**每片的数据长度、偏移量，还有 MF 标志。**
**偏移量的单位是 8 字节**，所以每片的数据长度必须是 8 的倍数——**最后一片除外。**

  片号     数据长度     偏移（8 字节单位）     偏移（字节）     MF     整片长度
  ------------------------------------------------------------------------------
  1        1480         0                      0                1      1500
  2        1480         185                    1480             1      1500
  3        1020         370                    2960             0      1040

**加起来对得上**：3980 = 1480 + 1480 + 1020
**三片各自的「整片长度」都不超过 1500**：1500、1500、1040

**MF 那一列是「后面还有没有」**：**前两片是 1，最后一片是 0。**
**接收方就是靠「偏移」把碎片按位置摆好，靠「MF=0」知道拼完了。**

**代价是「一片丢了，整个包都白传」**：
**IP 层没有「重传某一片」的机制**——**重组失败就整包丢弃，让上层（TCP）重传整个报文。**
**所以分片对性能的伤害不是线性的，是「掉一片等于全丢」。**

**这也是为什么「路径 MTU 发现」值得做**：**能在源端就把包切到合适大小，中间就不用分了。**

最后一片 1020 字节不是 8 的倍数，这不是错：规则只要求「非最后一片」的长度是 8 的倍数， 因为只有它们的「下一片偏移」需要被 8 整除。 最后一片没有下一片，剩下多少就装多少。 偏移那一列的两个 1480 和 2960 是「累计字节数」： 第一片从 0 开始，第二片从 1480 开始，第三片从 2960 开始。 除以 8 得到 185 和 370——这就是首部里真正写进去的值。 整片长度 1500、1500、1040 说明「除了最后一片，前面都塞满」： 塞满是为了少切几片，少切一片就少一次「掉一片全丢」的风险。

30 秒实验

1. 算一下：MTU 1280 时，4000 字节的包切成几片？偏移分别是多少？
2. 想一下：为什么片偏移字段的单位是 8 字节而不是 1 字节？
3. 想一下：为什么中间路由器不负责重组？

常见误区

1. 以为「分片是在源端一次性切好的」。 是逐跳的，每段的出口 MTU 不同，可能被切好几次。
2. 以为「路由器会等所有片到齐再转发」。 不会，路由器只按片转发，重组在目的主机。
3. 以为「丢一片只重传那一片」。 整包重传，IP 层没有「补发单片」的机制。

下一节讲「怎么在源端就知道该切多大」：路径 MTU 发现。

• ☐ （本节完，下一节 4.5.3 路径MTU发现）

相关笔记

• 数据链路不同，MTU则相异
• 路径MTU发现
• IPv4首部
• 📚 图解TCP／IP · 索引