【Java网络编程】TCP协议详解_java tcp接收数据格式

TCP协议详解

在前面计算机网络概述中，我们知道了TCP是面向连接的，可靠的，数据传输服务的网络传输协议。而在TCP 协议特点中有几个关键的点，即：

• a、TCP 通信是需要建立连接的。
• b、数据的发送时全双工的。
• c、TCP 通信是可靠的。

在进行Java网络编程时，我们经常通过TCP协议进行传输，把数据封装成报文传输，而报文的传输使格式化传输而TCP首部就决定了每一个消息的格式和类型。

TCP 首部格式

各个字段的作用与含义：

• a、源端口号和目的端口号。

各占两个字节，我们知道端口号就是标识特定主机上的唯一的进程，而 IP 地址是来表示标识网络中的不同主机的，这两个源（source）和目的（dst）端口号和 IP 首部中的源和目的 IP 地址，则标识互联网上的唯一进程，所以套接字的定义说白了就是 IP 地址和端口号共同组成。

• b、确认序号。

4 个字节，上一个字段的序号是对数据的编号，所以确认序号是下一个期望接收的 TCP 分段号，相当于是对对方所发送的并且已经被本方所正确接受的分段的确认。仅当 ACK 标志为 1 时有效。确认号表示期望收到的下一个字节的序号。

1. ack 表示期望下次接收到的序号。
2. 那么 ack 是如何算出来的呢，就是通过收到的序号，和数据长度相加得来。假设 A 收到 B 过来的数据（seq = 5，len = 15）。len 表示数据长度。那么 A 就会回复 B，“刚才的数据我已经收到了，你接下来就发序号为 20 的包给我吧”。这样就保证了数据不会乱序。

• c、ACK。

当 ACK 标志为 1 时有效。确认号表示期望收到的下一个字节的序号。

• d、序号。

4 个字节，表示在这个报文段中的第一个数据字节序号。如果将字节流看作在两个应用程序间的单向流动，则 TCP 用序列号对每个字节进行计数。用来保证到达数据顺序的编号，所以这个字段需要比较大的存储。

• e、位数据偏移。

以 32 位（4 字节）字长为单位，需要这个值是因为任选字段的长度是可变的。跟 IP 头部一样，以 4字节为单位。最大是 60 个字节。不存在任选字段正常的报头长度是 20 字节。其实相当于给出数据在数据段中的开始位置。

• f、保留位。

6 位，必须为 0。

• g、标志位。

占有 6 个比特位，他们中可以有多个为置为 1，依次为：URG，ACK，PSH，RST，SYN，FIN。
下面具体分析：

1. URG：该位为 1 说明表示 TCP 包的紧急指针域有效，用来保证 TCP 连接不被中断，并督促上层应用敢快处理这些数据。
2. ACK：确认号有效当 ACK 标志为 1 时有效。确认号表示期望收到的下一个字节的序号。
3. PSH：接收方应尽快将这个报文交给应用层，叫做 push。所谓 Push 操作就是指在数据包到达接收端以后，立即传送给应用程序，而不是在缓冲区中排队。
4. RST：连接复位，复位因主机奔溃或其他原因而出现的错误连接，也可以用于拒绝非法的分段或拒绝连接请求，这个用处还是比较多的。
5. SYN：是一个同步序号，通常与 ACK 合用用来建立连接。也就是常说的三次握手。
6. FIN：既然有建立连接那么必然有拆除连接，这个字段表示发送端已经达到数据末尾，也就是说双方的数据传送完成，没有数据可以传送了，发送 FIN 标志位的 TCP 数据包后，连接将被断开。这个标志的数据包也经常被用于进行端口扫描。

• h、紧急指针。

只有当 URG 标志置 1 时紧急指针才有效。紧急指针是一个正的偏移量，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。TCP 的紧急方式是发送端向另一端发送紧急数据的一种方式。

• i、窗口大小。

TCP 的流量控制由连接的每一端通过声明的窗口大小来提供。窗口大小为字节数，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字节。这是一个 16 bit 字段，因而窗口大小最大为 65535 字节。