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TCP协议解码详解_tcp解码
作者：笔触狂放9 | 2024-05-24 06:40:14
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tcp解码
TCP协议解码详解
一、 TCP协议简介
TCP，全称Transfer Control Protocol，中文名为传输控制协议，它工作在OSI的传输层，提供面向连接的可靠传输服务。
TCP的工作主要是建立连接，然后从应用层程序中接收数据并进行传输。TCP采用虚电路连接方式进行工作，在发送数据前它需要在发送方和接收方建立一个连接，数据在发送出去后，发送方会等待接收方给出一个确认性的应答，否则发送方将认为此数据丢失，并重新发送此数据。
下面我们来介绍一下TCP的报头结构和相关工作原理：
1. TCP报头
TCP报头总长最小为20个字节，其报头结构如下图（图1）所示；
源端口：指定了发送端的端口
目的端口：指定了接受端的端口号
序号：指明了段在即将传输的段序列中的位置
确认号：规定成功收到段的序列号，确认序号包含发送确认的一端所期望收到的下一个序号
TCP偏移量：即，首部长度，指定是TCP段头的长度。段头的长度取决与段头选项字段中设置的选项，在没有可选项时，该字段固定为5，表示首都长度为20字节（TCP报头结构每4bytes一行，占5行，有20bytes=20*8bit），如果大于5，则从21字节开始为TCP报文的可选项。
保留字段：指定了一个保留字段，以备将来使用，占6bit位（8bit位=1byte字节）
标志：由SYN、ACK、PSH、RST、URG、FIN这6个标志位构成，占6bit位。
SYN： 表示同步
ACK： 表示确认
PSH： 表示尽快的将数据送往接收进程
RST： 表示复位连接，用于一方希望突然中断连接，但可能导致部分数据丢失
URG：表示紧急指针
FIN： 表示发送方完成数据发送
窗口：指定关于发送端能传输的下一段的大小的指令
校验和：校验和包含TCP段头和数据部分，用来校验段头和数据部分的可靠性
紧急：指明段中包含紧急信息，只有当U R G标志置1时紧急指针才有效
选项：用来扩充TCP的功能；指定了公认的段大小，时间戳，选项字段的末端，以及指定了选项字段的边界选项
2. TCP工作原理
1、 TCP连接建立：TCP的连接建立过程又称为TCP三次握手。首先发送方主机向接收方主机发起一个建立连接的同步（SYN）请求；接收方主机在收到这个请求后向送方主机回复一个同步/确认（SYN/ACK）应答；发送方主机收到此包后再向接收方主机发送一个确认（ACK），此时TCP连接成功建立；
2、 TCP连接关闭：发送方主机和目的主机建立TCP连接并完成数据传输后，会发送一个将结束标FIN记置1的数据包，以关闭这个TCP连接，并同时释放该连接占用的缓冲区空间；
3、 TCP重置：TCP允许在传输的过程中突然中断连接，这称为TCP重置；（RST=1）
4、 TCP重传：在TCP的传输过程中，如果在重传超时时间内没有收到接收方主机对某数据包的确认回复，发送方主机就认为此数据包丢失，并再次发送这个数据包给接收方，这称为TCP重传；
5、 TCP数据排序和确认：TCP是一种可靠传输的协议，它在传输的过程中使用序列号和确认号来跟踪数据的接收情况；
6、 TCP延迟确认：TCP并不总是在接收到数据后立即对其进行确认，它允许主机在接收数据的同时发送自己的确认信息给对方。
7、 TCP数据保护（校验和）：TCP是可靠传输的协议，它提供校验和计算来实现数据在传输过程中的完整性。
TCP正常连接建立和终止所对应的状态图
二、 解码详解
要看懂TCP解码信息，就必须清楚知道TCP工作原理和TCP报头的相关字段信息。
下面我们就通过科来网络分析系统中的解码信息来认识TCP协议的报头。
1、没有可选项的TCP报文
（图2 没有可选项的TCP解码信息） 上图显示了TCP协议中报头中字段的详细信息，这里的解码信息完全和TCP报头结构相吻合，下面我们分别来介绍解码视图中的信息：
1. 源端口：1041，偏移量为34，值占2个字节，16bit；
2. 目标端口：5001，端口名为 complex-link,偏移量为36，值为2个字节，16bit；
3. 序列号：TCP数据包序列号为1486948363，偏移量为38，值为4个字节，32bit；
4. 确认号：TCP数据包确认号为3871350342，偏移量为42，值为4个字节，32bit；（序列号10进制）
5. TCP偏移量：即TCP头部长度Header length，TCP偏移量为5，表示头部有20字节，无可选项，偏移量为46，占4bit位，虽然这里占1字节（8bit），但后面的4bit位是TCP保留位，默认为0。
6. 标志：PSH和ACK的值为1，这是一个确认包，收到的有效段立即发给应用，不要放入缓冲区。其中，标志占6bit位，虽然这里占1字节（8bit），但前面的2bit位是TCP保留位，默认为0。
7. 窗口：表示接收端能够接收的下一段的大小64124。
8. 校验和：校验和为0x10D4（正确），表示数据没有被修改和损坏，是完整的。
9. 紧急指针：因为标志字段中URG标志位的值为0，所以这里无紧急指针
10. 无TCP选项：无选项内容
2、含有可选项的TCP报文
图3 含有可选项的TCP报文信息 图3显示了TCP协议中报头中字段的详细信息，这里的解码信息完全和TCP报头结构相吻合，下面我们分别来介绍解码视图中的信息：
1. 源端口：1362，偏移量为34，值为2个字节；
2. 目标端口：80，端 口名为 www-http,偏移量为36，值为2个字节；
3. 序列号：TCP数据包序列号为3173147117，偏移量为38，值为4个字节；
4. 确认号：TCP数据包确认号为 0000000000，偏移量为42，值为4个字节；（序列号10进制）
5. TCP偏移量：即TCP头部长度Header length，TCP偏移量为7，表示头部有28字节，有可选项占8字节。偏移量为46，值为4bit位，虽然这里占1字节（8bit），但后面的4bit位是TCP保留位，默认为0。（0Xf0即11110000表示前4位可用，后4位保留）
6. 标志：SYN的值为1，这是一个SYN同步请求包。其中，标志占6bit位，虽然这里占1字节（8bit），但前面的2bit位是TCP保留位，默认为0。
7. 窗口：表示接收端能够接收的下一段的大小65535。
8. 校验和：校验和为0x309D（正确），表示数据没有被修改和损坏，是完整的。
9. 紧急指针：因为标志字段中URG标志位的值为0，所以这里无紧急指针
10. TCP选项：选项内容有4个选项（即下图中的4行）分别是
MSS：默认为1460字节 ；占4 Bytes
NOP：NO Operation 为了让TCP表头（包含Options字段）刚好是4 Bytes的倍数；NOP占1Bytes
允许选择性确认SACK：占2Bytes
（图4 可选项部分） 最常用的可选项为MSS，即数据段的最大长度选项。MSS主要用于建立连接时使用，在建立连接的第一个TCP报文中，SYN置1，MSS被添加在首部之后，指出发送方希望接收到的一个TCP报文中的最大数据体的长度。
选择性确认SACK的思想是只重传那些肯定已丢失的数据P D U。为打开选择性确认功能，每一个TCP站点在建立连接期间指示它具有接受SACK PDU的能力，SACK PDU中包含了有关丢失和成功接收的数据SDU的信息。这样，一个具有SACK能力的TCP，在它的连接建立PDU设置了SYN标志）的头部选项字段中，传递一个SACK-permitted选项。该选项由设置为4的选项类型、定义这个选项结构字节数的选项长度（设置为2）组成。接收到一个SACK-permitted选项表明对方TCP能够完成选择性重传，也能够接受带有SACK选项的数据P D U，称为SACK PDU
以上为实际抓取的一个TCP数据包，大家可以通过上述的方法学习TCP协议。
一、 TCP协议简介
TCP，全称Transfer Control Protocol，中文名为传输控制协议，它工作在OSI的传输层，提供面向连接的可靠传输服务。
TCP的工作主要是建立连接，然后从应用层程序中接收数据并进行传输。TCP采用虚电路连接方式进行工作，在发送数据前它需要在发送方和接收方建立一个连接，数据在发送出去后，发送方会等待接收方给出一个确认性的应答，否则发送方将认为此数据丢失，并重新发送此数据。
下面我们来介绍一下TCP的报头结构和相关工作原理：
1. TCP报头
TCP报头总长最小为20个字节，其报头结构如下图（图1）所示；
源端口：指定了发送端的端口
目的端口：指定了接受端的端口号
序号：指明了段在即将传输的段序列中的位置
确认号：规定成功收到段的序列号，确认序号包含发送确认的一端所期望收到的下一个序号
TCP偏移量：即，首部长度，指定是TCP段头的长度。段头的长度取决与段头选项字段中设置的选项，在没有可选项时，该字段固定为5，表示首都长度为20字节（TCP报头结构每4bytes一行，占5行，有20bytes=20*8bit），如果大于5，则从21字节开始为TCP报文的可选项。
保留字段：指定了一个保留字段，以备将来使用，占6bit位（8bit位=1byte字节）
标志：由SYN、ACK、PSH、RST、URG、FIN这6个标志位构成，占6bit位。
SYN： 表示同步
ACK： 表示确认
PSH： 表示尽快的将数据送往接收进程
RST： 表示复位连接，用于一方希望突然中断连接，但可能导致部分数据丢失
URG：表示紧急指针
FIN： 表示发送方完成数据发送
窗口：指定关于发送端能传输的下一段的大小的指令
校验和：校验和包含TCP段头和数据部分，用来校验段头和数据部分的可靠性
紧急：指明段中包含紧急信息，只有当U R G标志置1时紧急指针才有效
选项：用来扩充TCP的功能；指定了公认的段大小，时间戳，选项字段的末端，以及指定了选项字段的边界选项
2. TCP工作原理
1、 TCP连接建立：TCP的连接建立过程又称为TCP三次握手。首先发送方主机向接收方主机发起一个建立连接的同步（SYN）请求；接收方主机在收到这个请求后向送方主机回复一个同步/确认（SYN/ACK）应答；发送方主机收到此包后再向接收方主机发送一个确认（ACK），此时TCP连接成功建立；
2、 TCP连接关闭：发送方主机和目的主机建立TCP连接并完成数据传输后，会发送一个将结束标FIN记置1的数据包，以关闭这个TCP连接，并同时释放该连接占用的缓冲区空间；
3、 TCP重置：TCP允许在传输的过程中突然中断连接，这称为TCP重置；（RST=1）
4、 TCP重传：在TCP的传输过程中，如果在重传超时时间内没有收到接收方主机对某数据包的确认回复，发送方主机就认为此数据包丢失，并再次发送这个数据包给接收方，这称为TCP重传；
5、 TCP数据排序和确认：TCP是一种可靠传输的协议，它在传输的过程中使用序列号和确认号来跟踪数据的接收情况；
6、 TCP延迟确认：TCP并不总是在接收到数据后立即对其进行确认，它允许主机在接收数据的同时发送自己的确认信息给对方。
7、 TCP数据保护（校验和）：TCP是可靠传输的协议，它提供校验和计算来实现数据在传输过程中的完整性。
TCP正常连接建立和终止所对应的状态图
二、 解码详解
要看懂TCP解码信息，就必须清楚知道TCP工作原理和TCP报头的相关字段信息。
下面我们就通过科来网络分析系统中的解码信息来认识TCP协议的报头。
1、没有可选项的TCP报文
（图2 没有可选项的TCP解码信息） 上图显示了TCP协议中报头中字段的详细信息，这里的解码信息完全和TCP报头结构相吻合，下面我们分别来介绍解码视图中的信息：
1. 源端口：1041，偏移量为34，值占2个字节，16bit；
2. 目标端口：5001，端口名为 complex-link,偏移量为36，值为2个字节，16bit；
3. 序列号：TCP数据包序列号为1486948363，偏移量为38，值为4个字节，32bit；
4. 确认号：TCP数据包确认号为3871350342，偏移量为42，值为4个字节，32bit；（序列号10进制）
5. TCP偏移量：即TCP头部长度Header length，TCP偏移量为5，表示头部有20字节，无可选项，偏移量为46，占4bit位，虽然这里占1字节（8bit），但后面的4bit位是TCP保留位，默认为0。
6. 标志：PSH和ACK的值为1，这是一个确认包，收到的有效段立即发给应用，不要放入缓冲区。其中，标志占6bit位，虽然这里占1字节（8bit），但前面的2bit位是TCP保留位，默认为0。
7. 窗口：表示接收端能够接收的下一段的大小64124。
8. 校验和：校验和为0x10D4（正确），表示数据没有被修改和损坏，是完整的。
9. 紧急指针：因为标志字段中URG标志位的值为0，所以这里无紧急指针
10. 无TCP选项：无选项内容
2、含有可选项的TCP报文
图3 含有可选项的TCP报文信息 图3显示了TCP协议中报头中字段的详细信息，这里的解码信息完全和TCP报头结构相吻合，下面我们分别来介绍解码视图中的信息：
1. 源端口：1362，偏移量为34，值为2个字节；
2. 目标端口：80，端 口名为 www-http,偏移量为36，值为2个字节；
3. 序列号：TCP数据包序列号为3173147117，偏移量为38，值为4个字节；
4. 确认号：TCP数据包确认号为 0000000000，偏移量为42，值为4个字节；（序列号10进制）
5. TCP偏移量：即TCP头部长度Header length，TCP偏移量为7，表示头部有28字节，有可选项占8字节。偏移量为46，值为4bit位，虽然这里占1字节（8bit），但后面的4bit位是TCP保留位，默认为0。（0Xf0即11110000表示前4位可用，后4位保留）
6. 标志：SYN的值为1，这是一个SYN同步请求包。其中，标志占6bit位，虽然这里占1字节（8bit），但前面的2bit位是TCP保留位，默认为0。
7. 窗口：表示接收端能够接收的下一段的大小65535。
8. 校验和：校验和为0x309D（正确），表示数据没有被修改和损坏，是完整的。
9. 紧急指针：因为标志字段中URG标志位的值为0，所以这里无紧急指针
10. TCP选项：选项内容有4个选项（即下图中的4行）分别是
MSS：默认为1460字节 ；占4 Bytes
NOP：NO Operation 为了让TCP表头（包含Options字段）刚好是4 Bytes的倍数；NOP占1Bytes
允许选择性确认SACK：占2Bytes
（图4 可选项部分） 最常用的可选项为MSS，即数据段的最大长度选项。MSS主要用于建立连接时使用，在建立连接的第一个TCP报文中，SYN置1，MSS被添加在首部之后，指出发送方希望接收到的一个TCP报文中的最大数据体的长度。
选择性确认SACK的思想是只重传那些肯定已丢失的数据P D U。为打开选择性确认功能，每一个TCP站点在建立连接期间指示它具有接受SACK PDU的能力，SACK PDU中包含了有关丢失和成功接收的数据SDU的信息。这样，一个具有SACK能力的TCP，在它的连接建立PDU设置了SYN标志）的头部选项字段中，传递一个SACK-permitted选项。该选项由设置为4的选项类型、定义这个选项结构字节数的选项长度（设置为2）组成。接收到一个SACK-permitted选项表明对方TCP能够完成选择性重传，也能够接受带有SACK选项的数据P D U，称为SACK PDU
以上为实际抓取的一个TCP数据包，大家可以通过上述的方法学习TCP协议。
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