TCP协议详解

❖TCP连接的建立第一次握手：客户端TCP首先给服务器端TCP发送一个特殊的TCP数据段。该数据段不包含应用层数据，并将头部中的SYN位设置为1，所以该数据段被称为SYN数据段。另外，客户选择一个初始序列号SEQ，设SEQ＝x并将这个编号放到初始的TCPSYN数据段的序列号字段中。该数据段被封装到一个IP数据报中，并发送给服务器。第二次握手：一旦装有TCPSYN数据段的IP数据报到达了服务器主机，服务器将从该数据报中提取出TCPSYN数据段，给该连接分配TCP缓冲区和变量，并给客户TCP发送一个允许连接的数据段。这个允许连接的数据段也不包含任何应用层数据。但是，它的头部中装载着3个重要信息。首先，SYN被设置为1；其次，TCP数据段头部的确认字段被设置为x＋1；最后，服务器选择自己的初始顺序号，SEQ=y，并将该值放到TCP数据段头部的序列号字段中。第三次握手：在接收到允许连接数据段之后，客户也会给连接分配缓冲区和变量。客户端主机还会给服务器发送另一个数据段，对服务器的允许连接数据段给出确认。三次握手TCP协议中连接建立的过程SYN(SEQ=x)SYN(SEQ=y)ACK=x+1REJECTSYN(SEQ=x)SYN(SEQ=y)ACK=x+1ACK=zREJECT异常情况主机1主机2主机1主机2❖连接的释放❖第一次握手：由进行数据通信的任意一方提出要求释放连接的请求报文段。❖第二次握手：接收端收到此请求后，会发送确认报文段，同时当接收端的所有数据也都已经发送完毕后，接收端会向发送端发送一个带有其自己序号的报文段。❖第三次握手：发送端收到接收端的要求释放连接的报文段后，发送反向确认。主机A主机BFIN，SEQ=x①ACK=x+1②FIN，SEQ=y,ACK=x+1③ACK=y+1④TCP连接的释放过程源端口32bit目的端口序列号确认号数据偏移首部长度保留URGACKPSHRSTSYNFIN窗口校验和紧急指针任意选项（如果有的话）填充数据图3.22TCP报文段格式TCP数据报文TCP首部20字节固定首部目的端口数据偏移检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG比特08162431填充源端口和目的端口字段——各占2字节。标识了发送方和接收方的应用进程。TCP首部20字节固定首部目的端口数据偏移检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG比特08162431填充序号字段——占4字节。TCP连接中传送的数据流中的每一个字节都编上一个序号。序号字段的值则指的是本报文段所发送的数据的第一个字节的序号。TCP首部20字节固定首部目的端口数据偏移检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG比特08162431填充确认号字段——占4字节，是期望收到对方的下一个报文段的数据的第一个字节的序号。TCP首部20字节固定首部目的端口数据偏移检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG比特08162431填充数据偏移——占4bit，它指出TCP报文段的数据起始处距离TCP报文段的起始处有多远。TCP首部20字节固定首部目的端口数据偏移检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG比特08162431填充保留字段——占6bit，保留为今后使用，但目前应置为0。TCP首部20字节固定首部目的端口数据偏移检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG比特08162431填充紧急比特URG——当URG1时，表明紧急指针字段有效。它告诉系统此报文段中有紧急数据，应尽快传送(相当于高优先级的数据)。TCP首部20字节固定首部目的端口数据偏移检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG比特08162431填充确认比特ACK——只有当ACK1时确认号字段才有效。当ACK0时，确认号无效。TCP首部20字节固定首部目的端口数据偏移检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG比特08162431填充推送比特PSH(PuSH)——接收TCP收到推送比特置1的报文段，就尽快地交付给接收应用进程，而不再等到整个缓存都填满了后再向上交付。TCP首部20字节固定首部目的端口数据偏移检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG比特08162431填充复位比特RST(ReSeT)——当RST1时，表明TCP连接中出现严重差错（如由于主机崩溃或其他原因），必须释放连接，通知一下对方。TCP首部20字节固定首部目的端口数据偏移检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG比特08162431填充同步比特SYN——同步比特SYN置为1，就表示这是一个连接请求或连接接受报文。TCP首部20字节固定首部目的端口数据偏移检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG比特08162431填充终止比特FIN(FINal)——用来释放一个连接。当FIN1时，表明此报文段的发送端的数据已发送完毕，并要求释放运输连接。TCP首部20字节固定首部目的端口数据偏移检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG比特08162431填充窗口字段——占2字节。窗口字段用来控制对方发送的数据量，单位为字节。TCP连接的一端根据设置的缓存空间大小确定自己的接收窗口大小，然后通知对方以确定对方的发送窗口的上限。TCP首部20字节固定首部目的端口数据偏移检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG比特08162431填充检验和——占2字节。检验和字段检验的范围包括首部和数据和伪段头（不是TCP里的信息，但是计算校验和的时候也计算了的内容：IP地址，TCP数据段长度，协议类型）。TCP首部20字节固定首部目的端口数据偏移检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG比特08162431填充紧急指针字段——占16bit。紧急指针指出在本报文段中的紧急数据的位置。TCP首部20字节固定首部目的端口数据偏移检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG比特08162431填充选项字段——长度可变。TCP规定了二种选项，最大报文段长度MSS(MaximumSegmentSize)。MSS告诉对方TCP：“我的缓存所能接收的报文段的数据字段的最大长度是MSS个字节。”和窗口扩大因子，用于扩大接收方窗口。MSS是TCP报文段中的数据字段的最大长度。数据字段加上TCP首部才等于整个的TCP报文段。TCP首部20字节固定首部目的端口数据偏移检验和选项（长度可变）源端口序号紧急指针窗口确认号保留FINSYNRSTPSHACKURG比特08162431填充填充字段——这是为了使整个首部长度是4字节的整数倍。