TCP包的seq和ack号计算方法

序号（seq）用来标识从TCP发端向TCP收端发送的数据字节流，它表示在这个报文段中的的第一个数据字节。如果将字节流看作在两个应用程序间的单向流动，则TCP用序号对每个字节进行计数。序号是32bit的无符号数，序号到达232－1后又从0开始。

当建立一个新的连接时，SYN标志变1。序号字段包含由这个主机选择的该连接的初始序号ISN（InitialSequenceNumber）。该主机要发送数据的第一个字节序号为这个ISN加1，因为SYN标志消耗了一个序号。既然每个传输的字节都被计数，确认序号包含发送确认的一端所期望收到的下一个序号。因此，确认序号（ack）应当是上次已成功收到数据字节序号加1。只有ACK标志（下面介绍）为1时确认序号字段才有效。

发送ACK无需任何代价，因为32bit的确认序号字段和ACK标志一样，总是TCP首部的一部分。因此，我们看到一旦一个连接建立起来，这个字段总是被设置，ACK标志也总是被设置为1。

TCP为应用层提供全双工服务。这意味数据能在两个方向上独立地进行传输。因此，连接的每一端必须保持每个方向上的传输数据序号。

三次握手过程

TCP连接的建立是通过三次握手来实现的

序号	方向	seq	ack	SYN	ACK
1	A->B	10000(ISN)	0	1	0
2	A<-B	20000(ISN)	10000+1=10001	1	1
3	A->B	10001	20000+1=20001	0	1

解释：
1：(A) –> [SYN] –> (B)
A向B发起连接请求，以一个随机数初始化A的seq,这里假设为10000，此时ACK＝0

2：(A) <– [SYN/ACK] <–(B)
B收到A的连接请求后，也以一个随机数初始化B的seq，这里假设为20000，意思是：你的请求我已收到，我这方的数据流就从这个数开始。B的ACK是A的seq加1，即10000＋1＝10001

3：(A) –> [ACK] –> (B)
A收到B的回复后，它的seq是它的上个请求的seq加1，即10000＋1＝10001，意思也是：你的回复我收到了，我这方的数据流就从这个数开始。A此时的ACK是B的seq加1，即20000+1=20001

数据传输过程

序号	方向	seq	ack	数据长度	数据包长度
23	A->B	40000	70000	1460	1514
24	A<-B	70000	40000+1514-54=41460	0	54
25	A->B	41460	70000+54-54=70000	1460	1514
26	A<-B	70000	41460+1514-54=42920	0	54

解释：
23：B接收到A发来的seq=40000,ack=70000,size=1518的数据包
24：于是B向A也发一个数据包，告诉A，你的上个包我收到了。A的seq就以它收到的数据包的ack填充，ack是它收到的数据包的seq加上数据包的大小(不包括：以太网协议头=14字节，IP头=20字节，TCP头=20字节)，以证实B发过来的数据全收到了。
25：A在收到B发过来的ack为41460的数据包时，一看到41460，正好是它的上个数据包的seq加上包的大小，就明白，上次发送的数据包已安全到达。于是它再发一个数据包给B。
26：B->A这个正在发送的数据包的seq也以它收到的数据包的ack填充，ack 就以它收到的数据包的seq(70000)加上包的size(54)填充,即ack=70000+54-54(全是头长，没数据项)。通过tcpdump发现确认包ack，确认传输过程中最后字节长度。

参考：TCP-IP详解卷-基础知识 IP TCP UPD 协议

减去54的原因 ，以太网封装格式（链路层使用的是Ethernet II 格式，这个格式有14字节以太网首部+4字节以太网尾部）：
应用数据=size-14-20-20=size-54。（假设IP首部和TCP首部都没有可选选项）
为什么不减去以太网尾部的4字节呢？
因为在物理层上网卡要先去掉前导同步码和帧开始定界符，然后对帧进行CRC检验，如果帧校验和错，就丢弃此帧。如果校验和正确，就判断帧的目的硬件地址是否符合自己的接收条件（目的地址是自己的物理硬件地址、广播地址、可接收的多播硬件地址等），如果符合，就将帧交“设备驱动程序”做进一步处 理。这时我们的抓包软件才能抓到数据，因此，抓包软件抓到的是去掉前导同步码、帧开始分界符、FCS之外的数据

四次挥手过程

序号	方向	seq	ack	FIN	ACK
1	A->B	80000	90000	1	1
2	A<-B	90000	80000+1=80001	0	1
3	A<-B	90000	80001	1	1
4	A->B	80001	90000+1=90001	0	1

1：(A) –> [FIN/ACK] –> (B)
客户端A没有要发送给服务端B的数据了，想要关闭链接，则发送一个FIN=1，ACK=1的包，告诉B可以关闭连接了，我没有什么数据要给你了。
2：(A) <– [ACK] <– (B)
然后B会发送ACK=1的包给A，告诉A我知道你没有什么想给我的了，但是我还有数据要给你，你先等下，我先不想FINISH呢。
3：(A) <– [FIN/ACK] <– (B)
等B把数据都发送给A之后，B会再次发送一个包，这次FIN=1，表示我这边也想关闭了，咱俩一起关把。在2和3之间，可能还会有很多B->A的传递，ack均为80001。
4：(A) –> [ACK] –> (B)
然后A回应一个ACK，表示我知道了，一起关吧。B收到这个ACK后，就会CLOSE。但是实际上A不会直接CLOSE，还会进入一个等待时间状态TIME_WAIT，持续2倍的MSL（Maximum Segment Lifetime，报文段在网络上能存活的最大时间）。过了这个状态，才会CLOSE。

参考：使用tcpdump分析TCP三次握手与四次挥手

为什么要等待一段时间？原因有二：

（1）保证TCP的全双工连接能够可靠关闭
假如A发送的最后一次ACK丢包了，没有被B收到，那B超时之后，会再次发送一个FIN包，然后这个包被处于TIME_WAIT状态的A收到，A会再次发送一个ACK包，并重新开始计时，一直循环这个过程，直到A在TIME_WAIT的整个过程中都没有收到B发过来的FIN包，这说明B已经收到了A的ACK包并CLOSE了，因此A这时候才可以安心CLOSE。如果A没有TIME_WAIT状态而是直接close，那么当ACK丢包之后，B会再次发送一个FIN包，但是这个包不会被A回应，因此B最终会收到RST，误以为是连接错误，不符合可靠连接的要求。因此需要等待ACK报文到达B+BRST是TCP数据报中6个控制位之一，6个控制位的作用如下：

URG 紧急:当 URG=1 时，它告诉系统此报文中有紧急数据，应优先传送(比如紧急关闭)，这要与紧急指针字段配合使用。
ACK 确认:仅当 ACK=1 时确认号字段才有效。建立 TCP 连接后，所有报文段都必须把 ACK 字段置为 1。
PSH 推送:若 TCP 连接的一端希望另一端立即响应，PSH 字段便可以“催促”对方，不再等到缓存区填满才发送。
RST复位:若 TCP 连接出现严重差错，RST 置为 1，断开 TCP 连接，再重新建立连接。
SYN 同步:用于建立和释放连接，稍后会详细介绍。
FIN 终止:用于释放连接，当 FIN=1，表明发送方已经发送完毕，要求释放 TCP 连接。

（2）保证这次连接的重复数据段从网络中消失
如果A直接close了，然后向B发起了一个新的TCP连接，可能两个连接的端口号相同。一般不会有什么问题，但是如果旧的连接有一些数据堵塞了，没有达到B呢，新的握手连接就已经到B了，那么这时候，由于区分不同TCP连接是依据套接字，因此B会将这批迟到的数据认为是新的连接的数据，导致数据混乱（源IP地址和目的IP地址以及源端口号和目的端口号的组合称为套接字，新旧连接的套接字很有可能相同）如果我们终止一个客户程序，并立即重新启动这个客户程序，则这个新客户程序将不能重用相同的本地端口。服务端处于被动关闭，不会出现该状态。

总结：

通常TCP在接收到数据时并不立即发送ACK；相反，它推迟发送，以便将ACK与需要沿该方向发送的数据一起发送（有时称这种现象为数据捎带ACK）。

挥手关闭过程中，处于半关闭状态，被动关闭状态传输的数据ack都是一致的。

类型	握手(SYN)或终止(FIN)	传输	数据包为0
seq(自己发送)	上次发送 seq+1	上次发送seq+数据长度	上次发送seq
ack(接收对方)	上次接收 seq+1	上次接收seq+数据长度	上次接收seq

实战列表： 

4、
seq：上一次发送时为【1】，【1】中seq为0且为SYN数据包，所以这一次的seq为1（0增加1）。
ack：上次接收到时为【2】，【2】中seq为0，且为SYN数据包，所以可预计，server端下一次seq为1（0增加1）。

5、
seq：上一次发送时为【2】，【2】中seq为0，且为SYN数据包，所以这一次的seq为1（0增加1）。
ack：上一次接收时为【4】，【4】中的seq为1，数据包的长度为725，所以可以预计，下一次client端的seq为726（1+725）。

6、
seq：上一次发送时为【5】，【5】中seq为1，但【5】为ACK数据包，所以数据长度为0且不会驱使seq加1，所以这一次的seq为1（1+0）。
ack：上一次接收时为【4】，【4】中的seq为1，数据包的长度为725，所以可以预计，下一次client端的seq为726（1+725）。

参考：https://www.jianshu.com/p/15754b4e9458

https://blog.csdn.net/happyrocking/article/details/78198776

https://blog.csdn.net/huaishu/article/details/71475007