「IPv6」- Path MTU

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问题描述

在 IPv4 中，当设备收到数据包大小高于转发链路的 MTU 设置，将对数据包进行分片。在 IPv6 中，中间转发设备不对 IPv6 报文进行分片，报文的分片仅将在源节点进行。

那么在 IPv6 中，如果当设备收到数据包大小高于转发链路的 MTU 设置，该如何处理呢？

解决方案

在 IPv6 中，如果中间设备收到的数据包大小高于 MTU 设备：
1）中间设备将直接丢弃该数据包（数据完整性需要依靠上层协议来保证）；
2）中间设备并返回 ICMPv6.Type = 2 报文，告诉源端其能接受的 MTU 值；
3）源端将使用该 MTU 进行后续的数据分片；

PMTU（Path MTU）就是路径上的最小接口 MTU 值；

PMTUD（Path MTU 发现机制）的主要目的是发现路径上的 PMTU，以避免数据包在从 SRC 到 DST 的过程中分段。

依赖 PMTUD 机制，数据的发送方可以使用所发现到的最优 PMTU 与目的地节点进行通信，这样可以避免数据包在从源传输到目的的过程之中，被中途的路由器分片而导致性能的下降。

交互示例

1）首先PC1用1500字节作为MTU向PC2发送IPv6数据包。
2）R1意识到数据包过大，出站接口MTU为1400字节，于是回复一个ICMPv6（Type=2）报文给PC1，指定MTU值为1400字节。
3）然后，PC1开始使用1400作为MTU发送IPv6数据。
4）数据包到达R2后，R2意识到出站接口MTU为1300字节，于是发送一个ICMPv6（Type=2）报文给PC1，指定MTU值为1300字节。
5）PC1开始使用1300作为MTU发送IPv6数据。

测试实验（Huawei）

// AR1，将 MTU 调小，以进行实验

[Interface] ipv6 mtu 1400
[Interface] mtu 1400

// AR2，发送 Ping 测试 ==> 出现丢包

<AR2>ping ipv6 -s 1452 2003::2
  PING 2003::2 : 1452  data bytes, press CTRL_C to break
    Request time out
    Reply from 2003::2 
    bytes=1452 Sequence=2 hop limit=63  time = 40 ms
    Reply from 2003::2 
    bytes=1452 Sequence=3 hop limit=63  time = 30 ms
    Reply from 2003::2 
    bytes=1452 Sequence=4 hop limit=63  time = 40 ms
    Reply from 2003::2 
    bytes=1452 Sequence=5 hop limit=63  time = 40 ms

  --- 2003::2 ping statistics ---
    5 packet(s) transmitted
    4 packet(s) received
    20.00% packet loss
    round-trip min/avg/max = 30/37/40 ms
    
// 如果抓包，能够看到 ICMPv6 Type==1 Code==0 Too Big 报文

Frame 162: 1294 bytes on wire (10352 bits), 1294 bytes captured (10352 bits) on interface -, id 0
Ethernet II, Src: HuaweiTe_64:0e:23 (00:e0:fc:64:0e:23), Dst: HuaweiTe_60:33:15 (00:e0:fc:60:33:15)
Internet Protocol Version 6, Src: 2003::1, Dst: 2002::2e0:fcff:fe60:3315
    0110 .... = Version: 6
    .... 0000 0000 .... .... .... .... .... = Traffic Class: 0x00 (DSCP: CS0, ECN: Not-ECT)
    .... .... .... 0000 0000 0000 0000 0000 = Flow Label: 0x00000
    Payload Length: 1240
    Next Header: ICMPv6 (58)
    Hop Limit: 64
    Source Address: 2003::1
    Destination Address: 2002::2e0:fcff:fe60:3315
    [Destination 6to4 Gateway IPv4: 0.0.0.0]
    [Destination 6to4 SLA ID: 0]
    [Destination SA MAC: HuaweiTe_60:33:15 (00:e0:fc:60:33:15)]
Internet Control Message Protocol v6
    Type: Packet Too Big (2)
    Code: 0
    Checksum: 0x29db [correct]
    [Checksum Status: Good]
    MTU: 1400
    Internet Protocol Version 6, Src: 2002::2e0:fcff:fe60:3315, Dst: 2003::2
        0110 .... = Version: 6
        .... 0000 0000 .... .... .... .... .... = Traffic Class: 0x00 (DSCP: CS0, ECN: Not-ECT)
        .... .... .... 0000 0000 0000 0000 0000 = Flow Label: 0x00000
        Payload Length: 1460
        Next Header: ICMPv6 (58)
        Hop Limit: 63
        Source Address: 2002::2e0:fcff:fe60:3315
        Destination Address: 2003::2
        [Source 6to4 Gateway IPv4: 0.0.0.0]
        [Source 6to4 SLA ID: 0]
        [Source SA MAC: HuaweiTe_60:33:15 (00:e0:fc:60:33:15)]
    Internet Control Message Protocol v6
        Type: Echo (ping) request (128)
        Code: 0
        Checksum: 0xe65c [unverified] [in ICMP error packet]
        [Checksum Status: Unverified]
        Identifier: 0xeaab
        Sequence: 256
        Data (1184 bytes)
            Data: c2902500000000000000000000000000000102030405060708090a0b0c0d0e0f10111213…
            [Length: 1184]