tcp报文段首部的结构分析

TCP报文段首部结构

TCP虽然是面向字节流的，但TCP传送的数据单元却是报文段。

复制TCP报文段如复制APR报文、复制IP数据报一样，也是由复制首部与复制数据区域组成，复制TCP首部内容很丰富，各个字段都有特定的含义，一般来说复制TCP首部只有20个字节，TCP报文段首部的前复制20个字节是固定的，后面有复制4N字节是根据需要而增加的选项字段（N是整数）。因此复制TCP首部的最小长度是复制20字节。

在复制LwIP中，复制TCP首部采用一个名字叫复制tcp_hdr的结构体进行描述，此处用PACK_STRUCT_BEGIN与PACK_STRUCT_END宏定义禁止编译器对齐，因为在复制tcp首部中存在某些字段是以复制1字节对齐的。

复制1PACK_STRUCT_BEGIN
 2struct tcp_hdr {
 3  PACK_STRUCT_FIELD(u16_t src);     /* 源端口 */
 4  PACK_STRUCT_FIELD(u16_t dest);    /* 目的端口 */
 5  PACK_STRUCT_FIELD(u32_t seqno);   /* 序号 */
 6  PACK_STRUCT_FIELD(u32_t ackno);   /* 确认序号 */
 7  PACK_STRUCT_FIELD(u16_t _hdrlen_rsvd_flags);  /* 首部长度+保留位+标志位 */
 8  PACK_STRUCT_FIELD(u16_t wnd);     /* 窗口大小 */
 9  PACK_STRUCT_FIELD(u16_t chksum);  /* 校验和 */  
10  PACK_STRUCT_FIELD(u16_t urgp);    /* 紧急指针 */
11} PACK_STRUCT_STRUCT;
12PACK_STRUCT_END

TCP报文段首部（图片来源《计算机网络》-谢希仁）

首部固定部分各字段的意义如下：* 每个复制TCP报文段都包含复制源主机和复制目标主机的端口号，各占复制2个字节，用于寻找发送端和接收端应用线程，这两个值加上I P首部中的源I P地址和目标I P地址就能确定唯一一个TCP连接。

• 序号字段占复制4字节，序号范围是复制[0，4294967295]，序号增加到复制4284967295后，下一个序号就又回到复制0，主要是用来标识从复制TCP发送端向复制TCP接收端发送的数据字节流，它的值表示在这个报文段中的第一个数据字节所处位置吗，根据接收到的数据区域长度，就能计算出报文最后一个数据所处的序号，因为复制TCP会对发送或者接收的数据进行编号（按字节流的形式），那么使用序号对每个字节进行计数，就能很轻易管理这些数据。TCP报文段的初始序列号（复制ISN）是随机的，可能是复制0~4294967295之间的任意值.
• 既然复制TCP给每个传输的字节都了编号，那么确认序号就包含接收端所期望收到的下一个序号，因此，确认序号应当是上次已成功收到数据的最后一个字节序号加 复制1。当然，只有复制ACK标志为 复制1时确认序号字段才复制有效，TCP为应用层提供全双工服务，这意味数据能在两个方向上独立地进行传输，因此确认序号通常会与反向数据（即接收端传输给发送端的数据）封装在同一个报文中（即复制捎带），所以连接的每一端都必须保持每个方向上的传输数据序号复制准确性。
• 首部长度字段占据复制4bit空间（或者称数据偏移字段），它指出了TCP报文段复制首部长度，以字节为单位，最大能记录复制15*4=60字节的首部长度，因此，TCP报文段首部复制最大长度为60字节。在首部长度字段后接下来有复制6bit空间是复制保留未用的。
• 复制TCP报文段首部的复制标志字段：
• 复制URG：首部中的紧急指针字段标志，如果是1表示紧急指针字段有效。
• 复制ACK：首部中的确认序号字段标志，如果是1表示确认序号字段有效。
• 复制PSH：该字段置1表示接收方应该尽快将这个报文段交给应用层。
• 复制RST：重新建立TCP连接。
• 复制SYN：握手，发起连接。
• 复制FIN：结束连接。
• TCP的流量控制由连接的每一端通过复制声明的窗口大小来提供，窗口大小为字节数，复制起始于确认序号字段指明的值，这个值是接收端正期望接收的数据序号，发送方根据窗口大小调整发送数据，以实现流量控制。窗口大小是一个占据16 bit空间的字段，因而窗口最大为 复制65535字节，当接收方告诉发送方一个大小为0的窗口时，将完全阻止发送方的数据发送。
• 只有当复制URG标志置1时紧急指针才有效，紧急指针是一个正的复制偏移量，和序号字段中的值相加表示紧急数据最后一个字节的序号。简单来说，本TCP报文段的紧急数据在报文段数据区域中，从序号字段开始，偏移紧急指针的值结束。

抓包分析

使用复制wireshark抓包工具分析：