Фрагментация IP является действием уровня 3, в то время как пакет будет помечен как TCP, промежуточные фрагменты не будут использоваться TCP. Уровень TCP должен будет дождаться повторной сборки фактического IP-пакета (нефрагментированного), прежде чем он сможет его обработать.
Википедия Фрагментация IP ссылка.
Path MTU-Discovery обычно обновляет исходный MTU, и пакеты TCP (фактически сегменты) будут отправляться с размерами, ограниченными, чтобы не вызывать фрагментацию на пути