TCP报文格式详解

TCP报文格式

TCP头部

• 固定首部部分
  • 一共20个字节，在图中分为五行，每行四个字节，也就是32位。
• 长度不定的可选字段
  • 可选字段的长度不定，意味着TCP头部的长度是可变的。

字段详解

第一行：源端口和目的端口

• TCP源端口（Source Port）：源计算机上的应用程序的端口号，占16位（bit）
• TCP目的端口（Destination Port）：目标计算机的应用程序端口号，占16位（bit）

第二行：序列号

• TCP序列号（Sequence Number）：占32位（bit），表示本报文段所发送数据的第一个字节的编号。在TCP连接中，所传送的字节流的每一个字节都会按顺序编号。
  • 比如分组的第一个数据包由文件的14个字节数据组成，那么该数据包所添加的序号就是1。
  • 同理，第二个数据包由文件的59个字节数据组成，那么该数据包所添加的序号就是5。

第三行：确认号

• TCP确认号：占32位（bit），表示接收方期望收到发送方下一个报文段的第一个字节数据的编号。
  • 比如接收端收到由文件14个字节数据+TCP首部组成的数据包后，删除首部提取14个字节数据，返回的确认号为5，即告诉发送端下一次应该发送文件的第5个字节及其之后字节组成的数据包过来。

第四行：（顺序如图从左到右）

• 数据偏移（即首部长度，Header Length）：
  • 占32位（bit），它指出 TCP 报文段的数据起始处距离 TCP 报文段的起始处有多远，也就是TCP首部的长度。
  • “数据偏移”的单位是 32 位（以 4 字节为计算单位），最大1111表示15x4=60个字节，即表示TCP首部最大长度为60个字节，因此TCP首部的“可选字段”部分最多40个字节。
• 保留字段（Reserved）：
  • 占 4 位。为 TCP 将来的发展预留空间，目前必须全部为 0。
• 标志位字段：
  • CWR（Congestion Window Reduce）：拥塞窗口减少标志，用来表明它接收到了设置 ECE 标志的 TCP 包。并且，发送方收到消息之后，通过减小发送窗口的大小来降低发送速率。
  • ECE==ECN（ECN Echo）：用来在 TCP 三次握手时表明一个 TCP 端是具备 ECN (显式拥塞通告)功能的。在数据传输过程中，它也用来表明接收到的 TCP 包的 IP 头部的 ECN 被设置为 11，即网络线路拥堵。
  • URG（Urgent）：表示本报文段中发送的数据是否包含紧急数据。URG=1 时表示有紧急数据。当 URG=1 时，后面的紧急指针字段才有效。
  • ACK：表示前面的确认号字段是否有效。ACK=1 时表示有效。只有当 ACK=1 时，前面的确认号字段才有效。TCP 规定，连接建立后，ACK 必须为 1。
  • PSH（Push）：告诉对方收到该报文段后是否立即把数据推送给上层。如果值为 1，表示应当立即把数据提交给上层，而不是缓存起来。
  • RST：表示是否重置连接。如果 RST=1，说明 TCP 连接出现了严重错误（如主机崩溃），必须释放连接，然后再重新建立连接。
  • SYN：在建立连接时使用，用来同步序号。
    • 当 SYN=1，ACK=0 时，表示这是一个请求建立连接的报文段。
    • 当 SYN=1，ACK=1 时，表示对方同意建立连接。
    • SYN=1 时，说明这是一个请求建立连接或同意建立连接的报文。只有在前两次握手中 SYN 才为 1。
  • FIN：标记数据是否发送完毕。如果 FIN=1，表示数据已经发送完成，可以释放连接。
• 窗口大小字段（Window Size）：
  • 占16位，TCP流量控制，表示目前还有多少空间，能接收多少数据量。

第五行：

• TCP 校验位（TCP Checksum）：
  • 占 16 位。它用于确认传输的数据是否有损坏。发送端基于数据内容校验生成一个数值，接收端根据接收的数据校验生成一个值。两个值必须相同，才能证明数据是有效的。如果两个值不同，则丢掉这个数据包。
• 紧急指针（Urgent Pointer）：
  • 占 16 位。仅当前面的 URG 控制位为 1 时才有意义，它指出本数据段中为紧急数据的字节数，当所有紧急数据处理完后，TCP 就会告诉应用程序恢复到正常操作。即使当前窗口大小为 0，也是可以发送紧急数据的，因为紧急数据无须缓存。

第六行：可选项字段

可以自定义头部字段，长度不定，但长度必须是 32bits 的整数倍，最多40个字节。

第七行：TCP数据

数据部分(可以不发送任何数据)。

学习参考：

• TCP 报文详解

• TCP报文段的首部格式