ネットワークの基本

フラグメンテーションふらぐめんてーしょん

フラグメンテーションMTUパケット分割IPv4IPv6Path MTU Discovery

フラグメンテーションについて教えて

簡単に言うとこんな感じ！

大きすぎるデータをネットワーク上で分割して送る仕組みだよ。引越しで大きな家具をバラして小さいトラックで運んで、届いたら組み立て直すイメージ。IPv6では端末側だけが分割するルールに変わったんだよ！

フラグメンテーションとは

フラグメンテーション（Fragmentation）は、IPパケットが経路上のMTU（最大転送単位）より大きい場合に分割して送る仕組みです。受信側ではバラバラになったパケットを番号順に並べて元のデータに再組み立て（Reassembly）します。

IPv4では、ルーターがパケットを分割することを認めています。ただし分割・再組み立てはCPU処理を消費するため、できるだけ行わないほうが効率的です。そのためPath MTU Discovery（PMTUD）という仕組みで経路上の最小MTUを事前に検出し、最初から適切なサイズで送ることが推奨されています。

IPv6では設計を見直し、ルーターによるフラグメンテーションを廃止しました。IPv6ではパケットが大きすぎる場合、ルーターはパケットを破棄してICMPv6の「Packet Too Big」エラーを送信者に返します。送信者側がサイズを調整して再送する責務を負います。

IPv4とIPv6のフラグメンテーション比較

項目	IPv4	IPv6
ルーターによる分割	可能	禁止
送信端末による分割	可能	可能（拡張ヘッダ使用）
分割禁止フラグ	DFビット（Don’t Fragment）で設定	デフォルトで禁止
MTU超過時の動作	ルーターが分割	ICMPv6 Packet Too Bigを返して送信者に通知

歴史と背景

1981年：RFC 791でIPv4フラグメンテーションが定義
1995年：Path MTU Discoveryの重要性が認識される（RFC 1191）
1998年：IPv6ではフラグメンテーションの設計を根本から見直し（RFC 2460）
2000年代：ファイアウォールがICMPをブロックしPMTUDが機能しない「PMTUD Black Hole」問題が発生
現在：VPN・トンネリング環境でのMTU設定ミスは今もよくあるトラブルの原因

フラグメンテーションの問題点

フラグメンテーションを避けるためのベストプラクティス

Path MTU Discoveryを機能させる：ICMPをファイアウォールでブロックしない
MSS Clampingを設定：ルーター・ファイアウォールでTCPのMSSを適切に制限
VPN設定でMTUを調整：トンネリングのヘッダ分（50〜100バイト）を差し引く

規格・RFC番号	内容
RFC 791	IPv4フラグメンテーションの仕様
RFC 1191	Path MTU Discovery（IPv4）
RFC 8200	IPv6仕様（ルーターによるフラグメンテーション禁止）
RFC 8201	Path MTU Discovery（IPv6）