TCP报文段（segment）首部格式

TCP传给IP的数据单元称作TCP报文段或简称为TCP段（TCP segment）。

IP传给链路层的数据单元称作IP数据报(IP datagram)。

通过以太网传输的比特流称作帧(Frame)。

逐层封装：

• 源端口号

发送端端口号，字段长16位（2字节）

• 目标端口号

目标端端口号，字段长16位（2字节）

• 序列号（sequence number）

指发送数据的第一个字节的编号，字段长度为32位。

TCP是面向字节流的，每个字节都按顺序编号，由于该字段为32位，即序列号可表示2^32(4294967296个字节，4G字节）的数据，序列号到达最大值后，从0重新开始编号。

注意：一个连接的序列号不是从0或者1开始的，而是建立连接时由计算机生成的随机数作为其初始值。

• 确认应答号（acknowledge number）

指期望收到下一个报文段的第一个数据字节的序列号。该字段段长度也是32位。

ack = seq + 数据长度（单位字节）。

若收到的确认号为N，则表明：到N-1个字节的所有的数据均已被收到。

比如：A往B发送数据，B收到了A发过来的序列号为501的报文段，该报文长200字节，则表名B收到了（501~700序列号的数据，所以B往A发送的确认号应该是701。

• 数据偏移（data offset，也表示tcp首部长度）

表示tcp报文段的数据距离tcp报文段的起始处有多远。（实际就表示tcp首部的长度）。

该字段长4位，可表示0101~1111 个数，单位："4字节"。所以tcp首部的长度范围：20字节~60字节

• 保留位（reserved）

该字段长4位，主要为以后tcp扩展使用。一般都为0。

• 控制位（control flag）

该字段长8位。分别如下：

• CWR(Congestion Window Reduced)

CWR标志和ECE标志都是用于IP首部的ECN字段。

• ECE(ECN-Echo)

ECE标志表示ECN-Echo，为1时会通知通信对方，从对方到这边的网络有拥塞。

如果在收到数据包的IP首部（IP协议）中ECN为1，则会将TCP首部中的ECE设置为1.

CWR和ECE控制位是tcp/ip协议随着发展增加的功能：拥塞控制通知（Explict Congestion Notification,简称“ECN". "ECN"是一个对IP协议和TCP协议的扩展，定义于RFC 3168（2001）。ECN允许拥塞控制的端对端通知而避免丢包。

• URG

为1时，表示有紧急数据需要处理。发送方会将紧急数据插入到报文段的最前面，而在紧急数据后面的数据仍是普通数据。需要与tcp首部的紧急指针（urgent pointer）配合使用。

• ACK

仅当ACK=1时，确认好字段才有效。当ACK=0时，确认号无效。tcp规定，在建立连接后所有传送的报文段都必须将ACK置为1

• PSH

当PSH=1时，发送方会立即创建一个报文段发送出去。接收方在收到PSH=1的报文段，就尽快地交付给接收方应用进程，而不用等到整个缓存填满了再交付。

• RST

当RST=1时，表示tcp连接出现严重差错，必须释放连接，然后重新建立连接。RST=1还用来拒绝非法的报文段或者拒绝打开一个连接。

• SYN

当SYN=1时，表明这是一个连接请求或者连接接受报文。

• FIN

用来关闭连接。当FIN=1时，表明此报文段的发送方的数据已发送完毕，请求释放该tcp连接。

• 窗口大小（window size）

占2字节。表示发送方的通信对方（即接收方）允许发送方发送的数据量（字节为单位）。发送方的发送窗口大小也是依据于此。因为接收方的数据缓存空间是有限的，应用进程也在动态处理数据缓存空间的数据，所以该窗口值经常是动态变化着。

• 校验和（checksum）

占2字节，检验首部和数据两部分。

• 紧急指针（urgent pointer）

占2字节。紧急指针仅当URG=1时才有意义。它支出本报文段中的紧急数据的字节数（紧急数据结束后仍是普通数据）。注意：即使窗口为0时，也可发送紧急数据。

• tcp选项（tcp option）

长度可变，最大40字节。只有"data offset">5时，才会有tcp选项。

tcp选项格式有两种：

1）1字节长的选项（也就是8位），只有Kind。比如：

2）4字节长的选项（也就是32位），有1字节Kind + 1字节Length + 选项数据 + [padding]。比如：

• 填充（padding）

"tcp选项"不足4字节的整数倍时，尾部填充的数据。

抓包样例明细：

参考：

RFC 9293: Transmission Control Protocol (TCP)