TCP 协议头全解
TCP 协议头全解
写在前面
好久没有写在前面了，这次写下。很久没有更新，csdn 估计要忘了我了，排名一直在掉，提笔写这篇文章，说实话，从题目定了，到下笔，中间大概有 3 天之久，到完成可能还更晚。一来是最近可能有点忙，二来有点不知道该如何提笔了，有时候在想 ”意义“ 二字。有时会颓然觉得，所思所想所做，都无甚大意义，大抵如此。
说回技术文章，我看技术文章有个毛病，看长篇大论，很容易就不想看了，密密麻麻写了一堆，我靠，我根本不想看好嘛。
然鹅，到我写的时候，也不可避免的会堆一些学术文档来说明。确实很恶心，但又有啥办法呢，为了能够明确主题和主旨，所以加个模块 《本文将带你学会》总结一下我这篇文章将为你带来什么，你能从这里 get 到什么。避免大家浪费时间是不。
文章我尽量写的简洁一点，把我在学习过程中疑惑的点整理出来。
害，干货啊干货，前有干货，所以，三连很有用。
本文将带你学会
1. 从 wireshark 中来看面试中常问的 tcp 三次握手 四次挥手 真正的数据面目到底是什么？
2. 看到 TCP/IP 五层模型的具象化真实表达
3. 网络传输中 TCP 头全解析
我用 wireshark 抓了我的接口
从 wireshark 看 ”三次握手“ 和 ”四次挥手“
首先带你们看看，一次接口请求，在网络中都经历了什么
上图，三次握手 建立连接，请求接口传输数据。这个时候请求结束，TCP 进行了一波 Keep-Alive
最后服务端向我请求端发起了断链，进行了四次挥手 断开连接。
三次握手建立连接，四次挥手断开连接。这个我们在后面讲为什么要这么做。重点看数据包中都发了写什么
首先拿第一个 SYN 请求连接包来举例看
这里可以具象化地看到，我们所谓的分层都是些什么东西，他们的实际表现形式
TCP/IP 五层最终的表达是什么？
物理层： Frame 11561: 78 bytes on wire (624 bits), 78 bytes captured (624 bits) on interface en0, id 0
数据链路层： Ethernet II, Src: Apple_cb:e5 (90::cb:ec:c5), Dst: Huaa:04 (ac:7:40:ea:04)
网络层： Internet Protocol Version 4, Src: 172.16.25.144, Dst: 192.168.26.144
传输层： Transmission Control Protocol, Src Port: 58173, Dst Port: 18080, Seq: 0, Len: 0
应用层： 这里没有，下面 HTTP 协议就有了
看一眼，HTTP 的
应用层： Hypertext Transfer Protocol
看到这里有些蒙的同学可以看看我之前的文章，补补课复习一下
网络编程之 Socket 编程 一文看懂
网络分层流转—从浏览器请求到服务端响应究竟经历了什么？
本篇重点是 传输层协议 TCP ，篇幅问题，就不节外生枝，直接走主线
Transmission Control Protocol 中都存了什么
在这里我要放一下，网络上都放烂了的图，当然我会抄一遍，用自己的形式展示出来 [狗头]
给了图，不解释下什么意思，就是耍流氓了，这里大概给个解释，让大家对这个设计有个理解
源端口号 Source Port： 一般来说就是客户端发起请求时使用的端口号，这个在浏览其发起请求时会自动分配一个。比如这里我被分配的端口号就是 58173。这个作用是服务端给你返回数据的时候能找到你客户端的端口
目的端口号 Destintion Port： 这个就是你要访问的服务的端口号，比较常用的如 8080 ，我这里是 18080。同理，你请求到了服务端总要知道服务是由哪个端口提供的吧。
序号 Sequence Number： TCP 为了保证包的顺序到达，就需要给每个包一个需要来标识它的顺序，它解决了乱序的问题，当然这个逻辑也是在两端程序逻辑控制的，真正的包到了网络中是怎么样的，那对你来说可就是鞭长莫及干瞪眼了。（祈祷他能平安到达吧）
关于序号的生成规则
TCP 是面向字节流的，这意味着 TCP 在传输数据的过程中会为每个字节按照顺序进行编号。例如对于传输 10 kb 的 HTML 文档
10 kb = 10 * 1024 byte = 10240 byte 一共 10240 个字节。
序号是 32 位 是 2^32 是 4 294 967 296 = 4G 所以 TCP 可以对 4G 的数据进行编号，超过之后回 0 重新计数
那对于上面的 10 kb 其编号范围就是 [0,10239]
这里的序号标识的是此报文段中，数据的第一个字节的序号，如上述 10 kb 数据我们分成两等分传输
第一段： 5 kb Sequence Number = 0 ； 其范围是 [0,5119]
第二段： 5 kb Sequence Number = 5120 ； 其范围是 [5120,10239]
相信大家可能注意到了一点，超出 4G 重复使用编号的问题，这种情况其实基本不用担心，一般情况，旧的序号早就到达终点，或者丢失了。
确认序号 Acknowledgement Number： 为了保证可靠性，发出去的包需要确认到达，就有了确认序号，这个解决了丢包的问题，一定时间没确认收到就重发嘛。我们 TCP 能做啥呢，就是不断的重传，寄希望于能得到对端的收到确认，卑微也就至此了。
同样的 32 位确认序号，表示的是 期望收到对方下一个报文的序号值。
TCP 的可靠就是基于此，我们要确认每个发送出的报文都被确认收到了。
通讯双方在接到对方的报文后，都需要发送一个对应的确认报文，要告知已经收到，有确认报文就需要确认好
如第一段： 5 kb Sequence Number = 0 ； 其范围是 [0,5119] 发送过来，此时回 ACK 确认报文 Acknowledgement Number = 5120
标志位 Flags： 标志位共 16 位，首部占 4 位，保留 6 位，剩余 6 位每没一位标志不同的意思
- 首部 Header Length 4 位，表示 TCP 报文段首部长度，看了下有的地方也叫它数据偏移，可以理解为 TCP 报文起始位置 到 数据部分 payload 的起始位置 也就是上图中 [源端口号 , 选项, 填充 ] 这部分数据的大小，4 位 0000 最大为 1111 = 15 ，这里每个数代表 4 byte，所以首部最大是 15 * 4 byte = 60 byte
- 保留 6 位 保留 6 位默认给 0，用于之后的拓展
- 标志位 目前 6 位下图，0 表示没有，1 表示标识，每位代表不同含义
- 紧急 Urgent URG 该位为 1 表示后面要说到的 紧急指针 有效，用于告诉系统，此报文段中包含紧急数据，应该尽快传送，而不是按原有顺序排队传，紧急吗，就是要加急传输。
- 确认 Acknowledgment ACK 该位为 1 表示确认序号 Acknowledgement Number 有效，一般称携带 ACK 标志的 TCP 报文段称为确认报文段，TCP 规定在建立连接后所有的传输报文都必须报 ACK 设置为 1
- 推送 Push PUS 该位为 1 表示该报文高优先级，接收方 TCP 应该尽快将其推送给应用服务，而不用等到 TCP 缓存填满后再一起发送
- 复位 Reset RST 该位为 1 表示在 TCP 连接中出现了严重的错误，需要释放并重新建立连接，一般携带 RST 标志的报文段称之为 复位报文段
- 同步 Syn SYN 该位用于标识此报文为同步报文，SYN = 1 ACK = 0 表示此次是 请求建立连接报文段，如果对方同意建立连接，则会返回一个 SYN = 1 ACK = 1 的响应报文。
- 终止 Fin FIN 用于标识断开连接，为 1 是表示此报文的数据发送方数据已发送完毕，请求断开释放连接，这个在 ”四次挥手“ 时会用到。
窗口大小 Window ： 16 位，该字段指定此时允许对方发送的最大数据量，也就是说此数据是我方缓冲区剩余大小，用于控制发送数据的速度
窗口大小是指，从本端报文的 确认序号 Acknowledgment Number 开始，还允许对方发送的数据量。
比如 Acknowledgment Number = 100 Window = 60 ，那么标识报文发送方还有 60 字节的接收空间，即序号范围是 [100,159] 的数据。
校验和 CheckSum： 16 位 用于检测 TCP 报文段在传输过程中有没有损坏，如果损耗则丢弃，采用 CRC 算法，这个是保证 TCP 可靠传输的重要一环。 具体生成校验规则，感兴趣同学可以自行搜索算法。
紧急指针 Urgent Pointer： 16 位 ，当标志位 URG 为 1 时有意义，用于指出报文段中紧急数据的字节数。发送方会将紧急数据插入到本次报文段的最前面，而后面的仍然是普通数据，紧急指针指示的是紧急数据的末尾在本段报文数据的位置。
给你们看看 16 进制表示，而老说的位 ”01010101“ 而进制传输本质是 01 嘛，为啥不给你看 01 ？ 因为不好看哈哈
不想写了，本文到这，下期再见