TCP头部详解

1. TCP的定义

TCP提供一种面向连接的、可靠的字节流服务。

面向连接: 两个使用TCP的应用(通常是一个客户和一个服务)在彼此交换数据之前必须建立一个TCP连接。

TCP提供可靠性的方式:

1）应用数据被分割成TCP认为最适合发送的数据块；

2）当TCP发出一个段后，它启动一个定时器，等待目的端确认收到这个报文段。如果不能及时收到一个确认，将重发这个报文段；

3）当TCP收到来自TCP连接另一端的数据，它将发送一个确认。这个确认不是立即发送，通常将推迟几分之一秒；（Delayed-ACK）

4）TCP将保持它首部和数据的校验和；

5）既然TCP报文段作为IP数据报来传输，而IP数据报的到达可能失序，因此TCP报文段的到达也可能失序。如果有必要，TCP将对收到的数据进行重新排序；

6）IP数据报可能会发生重复，TCP的接收端必须丢弃重复的数据；

7）TCP提供流量控制；TCP连接的每一方都有固定大小的缓冲控件，TCP的接收端只允许另一端发送接收端缓冲区所能接纳的数据，这将防止较快主机致使减慢主机的缓冲区溢出；

TCP的字节流：

两个应用程序通过TCP连接交换8bit字节构成的字节流，TCP不在字节流中插入记录标识符，这就是字节流服务。

2. TCP头部详解

1）源端口和目的端口：用于寻找发端和收端的应用程序。这两个值加上IP首部的源端IP和目的端IP唯一确定一个TCP连接；

2）序号（Seq）：标识从TCP发端向TCP收端发送的数据字节流，它标识在这个报文段中的第一个数据字节的序号。如果将字节流看作在两个应用程序间的单向流动，

则TCP用序号对每个字节进行计数。序号是32bit的无符号数，序号到达2的32次方减一后又从0开始。SYN标志消耗一个序号；

3）确认序号（ACK）：如果上次成功收到数据字节序号加一。只有ACK标志为1时确认序号才有效，ACK = Seq + 1；

4）数据偏移：标识该TCP头部有多少个32bit（4字节），4比特最大表示15，TCP头部最长为60字节；

5）窗口：TCP流量控制的手段，告诉对方，我的TCP接收端缓冲区还能容纳多少个字节，这样对方能控制发送数据的速度；

6）校验和：由发送端填充，接收端对TCP报文执行CRC算法，以检验TCP报文段是否损毁。不仅校验头部，还包括数据部分；

7）紧急指针：也称为紧急偏移。紧急指针是一个正的偏移量，和序号字段的值相加表示最后一个紧急指针的下一字节的序号。是相对于当前序号的偏移。紧急指针

是发送端向接收端发送紧急数据的方法；

8）六个标志位:

        a）URG：表示紧急指针是否有效；

        b）ACK：表示确认号是否有效，携带ACK标志的数据报文段为确认报文段；

        c）PSH：提示接收端的应用程序应该立即从TCP接受缓冲区中读走数据，为接受后数据腾出空间；

        d）RST：表示要求对方重新建立连接，携带RST标志位的TCP报文段称为复位报文段；

        e）SYN：  表示请求建立一个连接，携带SYN标志的TCP报文段称为同步报文段；

        f）FIN：通知对方本端要关闭了，带FIN标志的TCP报文段称为结束报文段；

9）TCP头部选项：头部选项是一个可变长的信息，这部分最多包含40个字节（前面20字节是固定的）

头部选项的实际运用:

        a）最大报文传输段（Maxinum Segment Size——MSS，后续进行详解）

        b）窗口扩大选项（window scaling）

        c）选择确认选项（Selective Acknowledgements——SACK）

        d）NOP