最近《計算機網絡》這本書看到了傳輸層的 TCP 協議，因為TCP 的全部功能都體現在它的首部中，因此覺得有必要將這些知識梳理一下。

首先TCP 是面向字節流的。這個流指的是流入到進程或從進程流出的字節序列。面向字節流的含義是：應用程序與 TCP 的交互是一次一個數據塊（大小不等），但是 TCP 把應用程序交下來數據僅僅看成是一連串的無結構字節流。而 TCP 不知道所傳送字節流的含義。

一、TCP首部報文段格式

一個 TCP 報文段分為首部和數據兩部分，只有弄清楚 TCP 首部中各字段的作用才能更好地掌握 TCP 的工作原理。

Source Port And Destination Port（源端口與目的端口）：各占 2 個字節，分別寫入源端口號與目的端口號。

Sequence Number（序列號）：占 4 個字節，范圍是[0， 2³² - 1]，序號增加到 2³² - 1 后，下一個序號就又回到 0。在 TCP 連接中傳送的字節流中的每一個字節都要按順序編號，起始序號在連接建立時就完成設置。因此序列號可以用來解決網絡包亂序（reordering）問題。

例如，一個報文段的序號是 301，而攜帶的數據共有 100 個字節。這就表明：本報文段的數據的第一個字節的序號是 301，最后一個字節的序號是 400。顯然下一個報文段的數據序號要從 401 開始。

Acknowledgement Number（確認號）：占 4 個字節，表示期望收到對方下一個報文段的第一個數據字節的序號。可以用來解決不丟包的問題。

例如：B 收到了 A 發送過來的一個報文段，序號字段值為 501，而長度是 200 字節（序號 501 - 700），這表明 B 正確地收到了 A 發送的 200 個字節的數據。于是 B 在發送給 A 的確認報文段中把確認號設置為 701。若確認號等于 N，表明：到序號 N - 1 為止的所有數據都已經正確接收到。

Offset（數據偏移）：占 4 位，指出 TCP 報文段的數據起始處距離 TCP 報文段的起始處有多遠。這個字段實際上是指出 TCP 報文段的首部長度。

Reserved（保留）：保留為今后使用，目前應置為 0。

TCP Flags：數據包的屬性，用于控制 TCP 的狀態機。下面介紹其中的一些屬性

• URG（緊急）：當 URG＝1 時，表明緊急指針字段有效，代表該報文段中有緊急數據，應盡快傳送(相當于高優先級的數據)。于是發送方就把緊急數據插在本報文段數據的最前面，通常與 Urgent Pointer 一起配合使用。
• ACK（確認）：只有當 ACK＝1 時確認號字段才有效,代表這個封包為確認封包。當 ACK＝0 時，確認號無效。TCP 規定，在連接建立后所有傳送的報文段都必須把這個字段的值置為 1。
• RST（復位）：當RST＝1時，表明TCP連接中出現嚴重差錯（如由于主機崩潰或其他原因），必須釋放連接，然后再重新建立運輸連接。

Window（窗口）：占 2 個字節，窗口值是一個 [0， 2¹⁶ - 1] 之間的整數。窗口指的是發送本報文段的一方的接收窗口（而不是自己的發送窗口）。窗口值用于告訴對方：從本報文段首部中的確認號算起，接受方目前允許對方發送的數據量（以字節為單位）。之所以要有這個限制，是因為接受方的數據空間是有限的。

例如：發送了一個報文段，其確認號是 701，窗口字段值為 1000。這就告訴對方：“從 701 序號開始算起，我（發送此報文段的一方）的接收緩存空間還可以接收 1000 個字節數據，字節序號是 701 - 1700，你在給我發送數據時，必須要考慮到這一點”。窗口字段值明確的指出了現在允許對方發送的數據量，窗口值通常是在不斷的動態變化著。

Checksum（校驗和）：占 2 個字節，校驗和字段檢驗的范圍包括首部和數據兩部分。

Urgent Pointer（緊急指針）：占 2 個字節，緊急指針僅在 URG = 1時才有意義，它指出本報文段中的緊急數據的字節數。因此，緊急指針指出了緊急數據的末尾在報文段中的位置。

TCP Options（選項）：長度可變，最長可達 40 字節。當沒有使用“選項時”，TCP 的首部長度是 20 字節。

二、總結

上面有幾個頭部信息非常重要：

• Sequence Number 是包的序號，用來解決網絡包亂序（reordering）問題
• Acknowledgement Number 就是 ACK——用于確認收到，用來解決不丟包的問題
• Window 又叫 Advertised-Window，也就是著名的滑動窗口（Sliding Window），用于解決流控的問題

參考資料：
《計算機網絡》 謝希仁 著
TCP 的那些事兒 By 陳皓：https://coolshell.cn/articles/11564.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的TCP首部报文段格式的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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