计算机网络之---TCP报文段

TCP报文段

TCP报文段是TCP协议中传输数据的基本单位。TCP协议基于流控制、顺序控制和错误校验等机制，以确保数据的可靠传输。TCP报文段结构由多个字段组成，每个字段在TCP的工作中都有特定的作用

一个典型的TCP报文段由两部分组成：

1. TCP头部（Header）：包含了控制信息，如源端口、目标端口、序列号、确认号、标志位、窗口大小等。
2. 数据部分（Data）：也称为负载部分，承载实际传输的数据。

TCP头部长度

TCP头部的最小长度是20字节，最大长度为60字节。头部长度由"数据偏移"字段决定，表示头部的长度（单位为32位字，即4字节）。如果没有选项字段，头部长度为20字节；如果有选项，头部长度会相应增加。

TCP报文段格式

| 0    | 4    | 8    | 12   | 16   | 20   | 24   | 28   | 32   | 36   |
|---------------------------------------------------------------|
| Source Port | Destination Port | Sequence Number               |
|---------------------------------------------------------------|
| Acknowledgment Number | Data Offset | Reserved | Flags | Window Size |
|---------------------------------------------------------------|
| Checksum | Urgent Pointer | Options (if any) | Data (Payload)  |

主要字段说明

1. 源端口号（Source Port）（16位）：

   • 表示发送方的端口号，用于标识通信的进程。

2. 目的端口号（Destination Port）（16位）：

   • 表示接收方的端口号，用于标识通信的进程。

3. 序列号（Sequence Number）（32位）：

   • 用于标识发送的数据流中的字节序列，确保数据的顺序。首次发送数据时，序列号是一个初始值，后续的每个字节的序列号依此递增。

4. 确认号（Acknowledgment Number）（32位）：

   • 用于确认接收到的字节流的序列号。它表示期望接收的下一个字节的序列号。如果ACK标志位为1，该字段有效。

5. 数据偏移（Data Offset）（4位）：

   • 表示TCP头部的长度（以32位字为单位）。该字段告诉接收方，TCP头部的结束位置，从而确定数据部分的起始位置。

6. 保留字段（Reserved）（3位）：

   • 为将来扩展保留，当前值必须为0。

7. 标志位（Flags）（9位）：

   • URG (Urgent Pointer field)：紧急标志，若为1，则表明此报文段包含紧急数据。此时，Urgent Pointer字段有效。
   • ACK (Acknowledgment flag)：确认标志，若为1，则表明该报文段中包含确认号（Acknowledgment Number）字段。
   • PSH (Push Function flag)：推送标志，若为1，表示接收方应立即将数据推送给应用层，而不需等待缓冲区满。
   • RST (Reset the connection flag)：重置标志，若为1，表示连接由于某些原因应立即被重置，通常是由于异常终止。
   • SYN (Synchronize flag)：同步标志，若为1，表示连接请求，用于TCP连接的三次握手。
   • FIN (Finish flag)：结束标志，若为1，表示发送方已经完成数据发送，准备关闭连接。

8. 窗口大小（Window Size）（16位）：

   • 表示接收端的可用缓冲区大小，用于流量控制。它告诉发送方可以发送多少字节的数据而不需要等待确认。

9. 校验和（Checksum）（16位）：

   • 用于检测数据在传输过程中是否发生错误。包括TCP头部和数据部分的校验和。

10. 紧急指针（Urgent Pointer）（16位）：

    • 当URG标志位为1时，该字段表示紧急数据的偏移量。

11. 选项（Options）（可选，长度可变）：

    • 用于扩展TCP协议的功能，如最大报文段大小（MSS）和时间戳等。选项长度可变，通常用于性能优化或增加控制功能。

12. 数据部分（Data）（可选，长度可变）：

    • 承载实际的应用数据，是报文段的负载部分。长度根据数据量的大小而变化。