La fragmentation des datagrammes IP.

 En fait, il existe d'autres limites à la taille d'un datagramme que celle fixée par la valeur maximale de 65535 octets. Notamment, pour optimiser le débit il est préférable qu'un datagramme IP soit encapsulé dans une seule trame de niveau 2 (Ethernet par exemple). Mais, comme un datagramme IP peut transiter à travers Internet sur un ensemble de réseaux aux technologies différentes il est impossible de définir, a priori (lors de la définition du RFC), une taille maximale des datagrammes IP qui permette de les encapsuler dans une seule trame quel que soit le réseau (1500 octets pour Ethernet et 4470 pour FDDI par exemple). On appelle la taille maximale d'une trame d'un réseau le MTU (Maximum Transfert Unit ) et elle va servir à fragmenter les datagrammes trop grands pour le réseau qu'ils traversent. Mais, si le MTU d'un réseau traversé est suffisamment grand pour accepter un datagramme, évidemment il sera encapsulé tel quel dans la trame du réseau concerné.

  

Figure 2.17: Fragmentation d'un datagramme IP.

Comme on peut le voir dans la figure 2.17 la fragmentation se situe au niveau d'un routeur qui reçoit des datagrammes issus d'un réseau à grand MTU et qui doit les réexpédier vers un réseau à plus petit MTU. Dans cet exemple, si la station A, reliée à un réseau Ethernet, envoie un datagramme de 1300 octets à destination de la station B, reliée également à un réseau Ethernet, le routeur R1 va devoir fragmenter ce datagramme de la manière suivante.

 

datagramme initial en-tête du datagramme données1 600 octets 5c

fragment1 en-tête du fragment1 données1 600 octets 5c

fragment2 en-tête du fragment2 données2 600 octets 5c

fragment3 en-tête du fragment3 données3 100 octets

La taille d'un fragment est choisie la plus grande possible tout en étant un multiple de 8 octets. Un datagramme fragmenté n'est réassemblé que lorsqu'il arrive à destination finale, même s'ils traversent des réseaux avec un plus grand MTU les routeurs ne réassemblent pas les petits fragments. De plus chaque fragment est routé de manière totalement indépendante des autres fragments du datagramme d'où il provient. Le destinataire final qui reçoit un premier fragment d'un datagramme arme un temporisateur de réassemblage, c'est-à-dire un délai maximal d'attente de tous les fragments. Si, passé ce délai, tous les fragments ne sont pas arrivés il détruit les fragments reçus et ne traite pas le datagramme. Plus précisément, l'ordinateur destinataire décrémente, à intervalles réguliers, de une unité le champ TTL de chaque fragment en attente de réassemblage. Cette technique permet également de ne pas faire coexister au même instant deux datagrammes avec le même identifiant.

Le processus de fragmentation-réassemblage est rendu possible grâce aux différents champs suivants. Le champ déplacement de fragment précise la localisation du début du fragment dans le datagramme initial. À part cela, les fragments sont des datagrammes dont l'en-tête est quasiment identique à celle du datagramme original. Par exemple, le champ identification est un entier qui identifie de manière unique chaque datagramme émis et qui est recopié dans le champ identification de chacun des fragments si ce datagramme est fragmenté. Par contre, le champ longueur total est recalculé pour chaque fragment. Le champ drapeaux comprend trois bits dont deux qui contrôlent la fragmentation. S'il est positionné à 1 le premier bit indique que l'on ne doit pas fragmenter le datagramme et si un routeur doit fragmenter un tel datagramme alors il le rejette et envoie un message d'erreur à l'expéditeur. Un autre bit appelé fragments à suivre est mis systématiquement à 1 pour tous les fragments qui composent un datagramme sauf le dernier. Ainsi, quand le destinataire reçoit le fragment dont le bit fragment à suivre est à 0 il est apte à déterminer s'il a reçu tous les fragments du datagramme initial grâce notamment aux champs offset et longueur totale de ce dernier fragment. Si un fragment doit être à nouveau fragmenté lorsqu'il arrive sur un réseau avec un encore plus petit MTU, ceci est fait comme décrit précédemment sauf que le calcul du champ déplacement de fragment est fait en tenant compte du déplacement inscrit dans le fragment à traiter.