解讀TCP UDP資料報(二) TCP資料報結構

2021-06-15 04:52:26 字數 2960 閱讀 1532

tcp資料報由首部和資料組成,

每行4個位元組(32位)

其中首部最少20個位元組(5行),最多60個位元組(15行),選項部分是可選的;

tcp首部並沒有字段表明整個資料報的長度,是因為tcp資料報是包含在ip資料報中的,而ip資料報已有長度字段,除去ip首部和tcp首部,剩餘部分就是tcp包的淨荷資料。

1、  第一行:源埠2位元組,目的埠2位元組

表示傳送方和接收方的埠號

2、  第

二、三行:序列號4位元組,確認號4位元組

序列號是指該報文段在傳送方資料字節流中的位置,在tcp位元組流中,每個資料位元組都被編號;

確認號是指本機希望收到的下乙個位元組的序號;

序列號和確認號分別對應報文傳送方向和相反方向的資料流;

報文被分解成多個報文段時,序列號就是首位元組在整個報文中的偏移量,確認號指定下乙個期待的位元組;

序列號和確認號的最大表示範圍均為2^32-1=4294967295≈42.9億;

3、  第四行:首部長度4位,保留6位,標誌位6位,視窗大小16位

首部長度:

指明首部共有多少行(每行4個位元組),則tcp首部的最大長度為(2^4-1)*4=60位元組;

標誌位6位,含義分別如下:

urg:緊急指標有效

ack:確認序號有效

psh:接收方盡快將這個報文段交給應用層

rst:重建連線

syn:同步序號用來發起乙個連線

fin:發端完成傳送任務

視窗大小:

即傳送資料的視窗大小,告訴對方在不等待確認的情況下,可以發來多大的資料;這裡表示的最大長度是2^16-1=65535,如需要使用更大的視窗大小,需要使用選項中的視窗擴大因子選項;

4、  第五行:tcp校驗和16位,緊急指標16位

tcp校驗和:【待補充】

緊急指標:

當urg標誌為1時緊急指標才有效,緊急指標是乙個正的偏移量,和序號欄位中的值相加表示緊急資料最後乙個位元組的序號(即序列號到緊急指標之間的資料為緊急資料,後面的資料才是正常資料)。

第六行開始是選項部分:

每個選項的開始是1位元組的kind欄位,說明選項的型別。(這裡描述的長度,包含kind和長度位元組本身)。

1、kind=0:選項表結束(共1位元組)

2、kind=1:無操作(共1位元組)nop:no operation

用於填充選項字段,使tcp首部長度為4位元組的倍數;

3、kind=2:最大報文段長度(共4位元組=1+1+2)mss(maxinum segment size)

第乙個位元組:kind的值,即0x02;

第二個位元組:該段選項的長度,即0x04;

第三四位元組:mss的值,最大報文段長度(僅僅是淨荷資料,不包括tcp首部字段);

tcp包最大淨荷資料量為65495(=ip資料報最大長度65535-tcp包頭20位元組 - ip包頭20位元組);

用於傳送方與接收方協商最大報文段長度。tcp在三次握手中,每一方都會通告期望收到的mss(mss只出現在syn資料報中),如果一方不接受另一方的mss值,則使用預設的536位元組淨荷資料,即主機能夠接受20+536位元組的tcp報文段。

4、kind=3:視窗擴大因子(共3位元組=1+1+1)window scaling

第乙個位元組:kind的值,即0x03;

第二個位元組:該段選項的長度,即0x03;

第三個位元組:移位值(shift count)s,表示把視窗值向左移動s位,得到實際視窗大小,移位值的取值範圍是0~14,則視窗最大值為1gb,即65535*(2^14)=1073725440=10億位元組=1gb,在tcp建立連線時協商的。如果視窗已經擴大,當不再需要擴大時,傳送s=0選項就可以恢復視窗大小到16位;(最大值14,即最大tcp序號限定為2^16 * 2^ 14 = 2^30 < 2^31。該限制用於防止位元組序列號溢位。)

視窗擴**項是在tcp建立之初進行協商,如果已實現了視窗擴大,當不再需要擴大視窗時,傳送移位值=0就可以恢復到原視窗大小,即65535。

5、kind=8:時間戳選項(共10位元組=1+1+4+4)timestamps

第乙個位元組:kind的值,即0x08;

第二個位元組:該段選項的長度,即0x0a;

第三到第六位元組:時間戳,系統啟動時開始記數(可能是每500毫秒加1),用於計算rtt和防止迴繞序號(paws);

時間戳選項用來計算往返時間rtt,傳送方在傳送報文段時把當前時鐘的時間值放入時間戳字段,接收方將該時間戳字段的值複製到確認報文中,當接收方收到確認報文,對比確認報文的時間戳(等於傳送方傳送報文段的時間戳)和現在的時鐘,即可算出rtt。

時間戳選項還可用於防止迴繞序號paws。序列號只有32位,每2^32個序列號就會迴繞(想想環形佇列),採用時間戳選項很容易區分相同序列號的報文段。

6、kind=4:選擇確認選項sack selective acknowledgements

第乙個位元組:kind的值,即0x04;

第二個位元組:該段選項的長度;

考慮這樣情況,主機a傳送報文段12345,主機b收到135且報文無差錯,sack用來確保只重傳缺少的報文段,而不是重傳所有報文段。

sack選項需要2個功能位元組,乙個用來指明使用sack選項(sack permission),另一指明這個選項佔多少位元組。

那怎麼形容丟失的報文段2,說明2的左右邊界分別是1、3。tcp的資料報文是有字塊邊界的,而這種邊界是由序列號表示的。

最多能指明多少個位元組塊的邊界資訊呢?答案是4個。這是因為選項字段最大是40位元組,去除2個功能位元組,序列號是32位即4位元組,並且需要左右邊界,所以(40-2)/8 = 4。

tcp首部結束之後的部分

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