TCP报文段格式及其应用技术

2023-11-20 理论教育版权反馈

【摘要】：TCP报文段的格式如图8-17所示。图8-17 TCP报文段的格式1.TCP源端口号TCP源端口号长度为16位，用于标识发送方通信进程的端口。目的端在收到TCP报文段后，可以用源端口号和源IP地址标识报文的返回地址。通过TCP报文段首部的窗口刻度选项，它的值可以按比例变化，以提供更大的窗口。校验和覆盖了整个的TCP报文段的首部和数据区。图8-18 TCP选项格式12.填充填充字段的长度不定，用于填充以保证TCP头部的长度为32位的整数倍，值全为0。

TCP报文段（常称为段）与UDP数据报一样，也是封装在IP中进行传输的，只是IP报文的数据区为TCP报文段。TCP报文段的格式如图8-17所示。

图8-17 TCP报文段的格式

1.TCP源端口号

TCP源端口号长度为16位，用于标识发送方通信进程的端口。目的端在收到TCP报文段后，可以用源端口号和源IP地址标识报文的返回地址。

2.TCP目的端口号

TCP目的端口号长度为16位，用于标识接收方通信进程的端口。源端口号与IP头部中的源端IP地址，目的端口号与目的端IP地址，这4个数就可以唯一确定从源端到目的端的一对TCP连接。

3.序列号

序列号长度为32位，用于标识TCP发送端向TCP接收端发送数据字节流的序号。序列号的实际值等于该主机选择的本次连接的初始序号（Initial Sequence Number，ISN）加上该报文段中第一个字节在整个数据流中的序号。由于TCP为应用层提供的是全双工通信服务，这意味着数据能在两个方向上独立地进行传输，因此，连接的每一端必须保持每个方向上传输数据的序列号到达2³²-1后又从0开始。序列号保证了数据流发送的顺序性，是TCP提供的可靠性保证措施之一。

4.确认号

确认号长度为32位。因为接收端收到的每个字节都被计数，所以确认号可用来标识接收端希望收到的下一个TCP报文段第一个字节的序号。确认号包含发送确认的一端希望收到的下一个字节的序列号，因此，确认号应当是上次已成功收到数据字节的序列号加1。确认号字段只有ACK标志（下面介绍）为1时才有效。

5.首部长度

用4位二进制数表示TCP首部的长短，它以32位二进制数为一个计数单位。TCP首部长度一般为20个字节，因此通常它的值为5。但当首部包含选项时，该长度是可变的。首部长度主要用来标识TCP数据区的开始位置，因此又称为数据偏移。

6.保留

保留字段长度为6位。该域必须置0，准备为将来定义TCP新功能时使用。

7.标志

标志域长度为6位，每一位标志可以打开或关闭一个控制功能，这些控制功能与连接的管理和数据传输控制有关，其内容如下：

·URG：紧急指针标志，置1时紧急指针有效。(www.chuimin.cn)

·ACK：确认号标志，置1时确认号有效。如果ACK为0，那么TCP首部中包含的确认号字段应被忽略。

·PSH：Push操作标志，置1时表示要对数据进行Push操作。Push操作的功能是：在一般情况下，TCP要等待到缓冲区满时才把数据发送出去，而当TCP软件收到一个Push操作时，则表明该数据要立即进行传输，因此TCP协议层首先把TCP首部中的标志域PSH置1，并不等缓冲区满就把数据立即发送出去；同样，接收端在收到PSH标志为1的数据时，也立即将收到的数据传输给应用程序。

·RST：连接复位标志，表示由于主机崩溃或其他原因而出现错误时的连接。可以用它来表示非法的数据段或拒绝连接请求。例如，当源端请求建立连接的目的端口上没有服务进程时，目的端产生一个RST置位的报文；或当连接的一端非正常终止时，它也要产生一个RST置位的报文。一般情况下，产生并发送一个RST置位的TCP报文段的一端总是发生了某种错误或操作无法正常进行下去。

·SYN：同步序列号标志，用来发起一个连接的建立。也就是说，只有在连接建立的过程中SYN才被置1。

·FIN：连接终止标志。当一端发送FIN标志置1的报文时，告诉另一端已无数据可发送，即已完成了数据发送任务，但它还可以继续接收数据。

8.窗口大小

窗口大小字段长度为16位，它是接收端的流量控制措施，用来告诉另一端它的数据接收能力。连接的每一端把可以接收的最大数据长度（其本质为接收端TCP可用的缓冲区大小）通过TCP发送报文段中的窗口字段通知对方，对方发送数据的总长度不能超过窗口大小。窗口的大小用字节数表示，它起始于确认号字段指明的值，窗口最大长度为65535个字节。通过TCP报文段首部的窗口刻度选项，它的值可以按比例变化，以提供更大的窗口。

9.校验和

校验和字段长度为16位，用于进行差错校验。校验和覆盖了整个的TCP报文段的首部和数据区。

10.紧急指针

紧急指针字段长度为16位，只有当URG标志置1时紧急指针才有效，它的值指向紧急数据最后一个字节的位置（如果把它的值与TCP首部中的序列号相加，则表示紧急数据最后一个字节的序号，在有些实现中指向最后一个字节的下一个字节）。如果URG标志没有被设置，紧急指针域用0填充。

11.选项

选项的长度不固定，通过选项使TCP可以提供一些额外的功能。每个选项由选项类型（占1个字节）、该选项的总长度（占1个字节）和选项值组成，如图8-18所示。