TCP 首部结构详解

TCP 首部是 TCP 协议的核心部分，包含了控制 TCP 连接和数据传输的关键信息。

TCP 首部字段

1. 源端口（Source Port，16 位）

• 作用：标识发送方的端口号
• 范围：0-65535
• 示例：HTTP 客户端使用随机端口，服务器使用 80 端口

2. 目的端口（Destination Port，16 位）

• 作用：标识接收方的端口号
• 范围：0-65535
• 示例：HTTP 服务器监听 80 端口

3. 序列号（Sequence Number，32 位）

• 作用：标识数据在流中的位置
• 特点：每个字节都有序列号，序列号是字节的偏移量
• 初始值：连接建立时随机生成
• 作用：确保数据按序到达，检测丢失数据包

4. 确认号（Acknowledgment Number，32 位）

• 作用：期望收到的下一个字节的序列号
• 条件：只有 ACK 标志位为 1 时才有效
• 特点：累积确认，确认号之前的所有字节都已收到

5. 数据偏移（Data Offset，4 位）

• 作用：指示 TCP 首部的长度（以 32 位字为单位）
• 范围：5-15，对应 20-60 字节
• 计算：首部长度 = 数据偏移 × 4 字节

6. 保留（Reserved，6 位）

• 作用：保留供将来使用
• 值：必须设置为 0

7. 标志位（Flags，6 位）

• URG（Urgent）：紧急指针有效
• ACK（Acknowledgment）：确认号有效
• PSH（Push）：接收方应尽快将数据交付应用层
• RST（Reset）：重置连接
• SYN（Synchronize）：同步序列号，用于建立连接
• FIN（Finish）：发送方完成数据发送，用于关闭连接

8. 窗口大小（Window Size，16 位）

• 作用：通告接收方的可用缓冲区大小
• 单位：字节
• 作用：流量控制，防止发送过快导致缓冲区溢出

9. 校验和（Checksum，16 位）

• 作用：检测首部和数据在传输过程中的错误
• 计算范围：TCP 首部、数据和伪首部
• 伪首部：包含源 IP、目的 IP、协议号、TCP 长度

10. 紧急指针（Urgent Pointer，16 位）

• 作用：指向紧急数据的最后一个字节
• 条件：只有 URG 标志位为 1 时才有效
• 用途：用于紧急数据传输

11. 选项（Options，可变长度）

• 作用：提供额外的功能
• 常见选项：
  • MSS（最大报文段大小）
  • 窗口扩大因子
  • 时间戳
  • SACK（选择性确认）

首部结构图

shell
 0                   1                   2                   3
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|          Source Port          |       Destination Port        |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                        Sequence Number                        |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                    Acknowledgment Number                      |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|  Data |           |U|A|P|R|S|F|                               |
| Offset| Reserved  |R|C|S|S|Y|I|            Window             |
|       |           |G|K|H|T|N|N|                               |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|           Checksum            |         Urgent Pointer        |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                    Options                    |    Padding    |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                             Data                              |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

相关问题

• TCP 首部最小和最大长度是多少？
• 为什么需要伪首部计算校验和？
• 窗口扩大因子有什么作用？