自己做网站的软件,游戏ui设计,腾讯云 安装wordpress,双语网站方法欢迎大家订阅【计算机网络】学习专栏#xff0c;开启你的计算机网络学习之旅#xff01; 文章目录 前言1 TCP 报文段的基本结构2 固定部分2.1 源端口与目的端口2.2 序号2.3 确认号2.4 数据偏移2.5 保留字段2.6 控制位2.7 窗口2.8 检验和2.9 紧急指针 3 可变部分3.1 选项3.2 填… 欢迎大家订阅【计算机网络】学习专栏开启你的计算机网络学习之旅 文章目录 前言1 TCP 报文段的基本结构2 固定部分2.1 源端口与目的端口2.2 序号2.3 确认号2.4 数据偏移2.5 保留字段2.6 控制位2.7 窗口2.8 检验和2.9 紧急指针 3 可变部分3.1 选项3.2 填充 前言
本篇文章详细分析了 TCP 报文段首部的结构并介绍其各字段的作用与相关选项进一步理解 TCP 如何在不可靠的网络环境中实现可靠的数据传输。
1 TCP 报文段的基本结构
TCP传输控制协议是现代计算机网络中重要的协议之一主要负责在网络中提供可靠的字节流传输。尽管 TCP 本身是面向字节流的但它通过报文段的方式进行数据的封装与传输。TCP 的所有控制和功能机制都体现在报文段的首部字段中。
TCP 报文段的首部由固定部分和可选部分组成。固定部分的长度为 20 字节可选部分的长度可以变化最大可达到 40 字节。
最小的 TCP 报文段首部长度为 20 字节包含了实现数据传输所需的所有基本字段。
2 固定部分
2.1 源端口与目的端口
每个端口字段占 2 字节。端口号用于实现应用层协议和传输层协议之间的复用和分用。
源端口发送端的端口号。目的端口接收端的端口号。
2.2 序号
序号占 4 字节。每个 TCP 连接中传输的数据字节都有一个唯一的序号。 序号字段表示当前报文段中数据部分的第一个字节的序号。在连接的初始阶段序号从 1 开始递增。通过序号接收方能够按序接收数据并确保数据完整性。
【示例】
2.3 确认号
确认号占 4 字节。当 ACK 控制位被设置为 1 时确认号字段才有效。 确认号字段指示接收方期望收到的下一个字节的序号。 TCP规定在建立连接后所有传送的TCP报文段都必须把ACK置为1。
如果确认号为 N则说明接收方已经正确收到序号为 N-1 之前的所有字节。
2.4 数据偏移
数据偏移占 4 位以32 位字即 4 字节为单位。 该字段指示 TCP 报文段的数据载荷部分的起始处距离TCP报文段的起始处有多远。
该字段实际上是指出了TCP报文段的首部长度。
2.5 保留字段
保留字段占 6 位。该字段目前保留为 0供将来使用。
TCP 报文段中的其他控制位没有对应字段时保留字段可用于扩展。
2.6 控制位
控制位用于指示不同的连接控制操作和报文段的状态。 TCP 报文段有六个控制位其中每个位的意义如下
URG紧急占 1 位。当 URG 1 时表示当前报文段包含紧急数据系统应尽快处理该数据具有较高优先级。ACK确认占 1 位。只有当 ACK 1 时确认号字段才有效。用于确认数据的接收。PSH推送占 1 位。当 PSH 1 时接收方会立即将接收到的数据交付给应用程序而不是等到缓存满了再处理。RST复位占 1 位。当 RST 1 时表示连接发生错误或出现异常需要复位连接。SYN同步占 1 位。同步 SYN 1 表示这是一个连接请求或连接接受报文。当 SYN 1ACK 0 时表明这是一个连接请求报文段当 SYN 1ACK 1 时表明这是一个连接接受报文段。FIN终止占 1 位。当 FIN 1 时表示发送端已经完成数据传输并要求释放连接。
2.7 窗口
窗口占2 字节。窗口字段指示接收方当前能接受的字节数。
接收方的窗口大小会随接收缓冲区的空闲情况动态调整以告知发送方可以继续发送的数据量。窗口值的大小直接影响了 TCP 的吞吐量。
2.8 检验和
检验和占 2 字节。检验和字段用于检测 TCP 报文段中的数据是否发生错误。
检验和的计算不仅包括 TCP 报文段的内容还包括一个临时的“伪首部”该伪首部包含源 IP 地址、目的 IP 地址、协议类型等信息用来确保数据的完整性。
2.9 紧急指针
紧急指针占 2 字节。当 URG 1 时紧急指针字段有效。该字段指示紧急数据的最后一个字节相对于报文段起始位置的偏移量。
紧急指针用于标识数据流中哪些部分应优先处理。
3 可变部分
3.1 选项
选项字段长度可变最长可达 40 字节。 选项用于扩展 TCP 协议的功能常见的选项包括
最大报文段长度MSSTCP 协议中用于控制每个报文段数据字段最大长度的选项计算方式为TCP 报文段长度 - TCP 首部长度。窗口扩大因子Window Scale在标准 TCP 协议中窗口字段为 16 位窗口大小最大为 64KB窗口扩大因子选项允许增加窗口大小最多支持到 1GB。时间戳Timestamp占 10 字节包含时间戳值和时间戳回送字段可用于计算往返时间 RTT以及防止序号重复。
3.2 填充
TCP 报文段的头部长度必须是 4 字节的整数倍。因此如果选项字段长度不足 4 字节的倍数填充字段会被添加到报文段的末尾。
