从TCP段结构揭秘可靠传输的奥秘

2024-02-21 17:34:29

TCP段结构

TCP段由段首部和段数据两部分组成。段首部包含有关TCP段的重要信息，如源端口、目的端口、序列号、确认号、控制位、窗口大小等。段数据则是实际要传输的数据。

段首部

段首部占20个字节，其格式如下：

0                   1                   2                   3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|          源端口           |       目的端口          |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|              序列号             |            确认号             |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|  数据偏移 |  保留 |  URG |  ACK |  PSH |  RST |  SYN |  FIN |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|             窗口大小             |           校验和            |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|            紧急指针            |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|オプション（可变长度）...|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

源端口：表示发送TCP段的端口号。
目的端口：表示接收TCP段的端口号。
序列号：表示发送的字节的顺序号，用于确保数据的按序到达。
确认号：表示已经收到的字节的顺序号，用于确认数据已经正确收到。
控制位：包括URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN六个控制位，用于控制TCP连接的建立、拆除、数据传输等。
窗口大小：表示接收方可以接收数据的最大字节数，用于实现流量控制。
校验和：用于确保TCP段在传输过程中没有发生错误。
紧急指针：用于指示紧急数据的字节序号，以便紧急数据可以优先传输。
选项：用于协商TCP连接的各种参数，如最大段长度、窗口扩展等。

段数据

段数据是实际要传输的数据，位于段首部之后。段数据的大小由段首部的段数据偏移字段指定，段数据偏移字段的值等于段首部的长度加上段数据的长度。

可靠传输

TCP通过以下机制实现可靠传输：

序号和确认号

序号和确认号用于确保数据按序到达，并确认数据已经正确收到。发送方在发送数据时，为每个TCP段分配一个唯一的序号，并在段首部的序列号字段中指定这个序号。接收方收到TCP段后，会检查序列号，如果序列号正确，则说明数据已经按序到达，并会发送一个确认号，确认已经收到了这个TCP段。

控制位

控制位用于控制TCP连接的建立、拆除、数据传输等。其中，ACK控制位用于确认数据已经正确收到，SYN控制位用于建立TCP连接，FIN控制位用于拆除TCP连接。

流量控制

流量控制用于防止发送方发送的数据超过接收方可以接收的数据量。发送方在发送数据时，会根据接收方的窗口大小来确定可以发送的数据量。如果接收方的窗口大小为0，则表示接收方已经无法接收数据，发送方需要停止发送数据。

差错控制

差错控制用于检测和纠正数据传输过程中的错误。发送方在发送数据时，会计算数据的校验和，并在段首部的校验和字段中指定这个校验和。接收方收到数据后，会计算数据的校验和，并与段首部的校验和进行比较。如果两个校验和不一致，则说明数据在传输过程中发生了错误，接收方会丢弃这个TCP段，并发送一个确认号，要求发送方重发这个TCP段。