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TCP报文格式

news 来源：原创 2025/6/17 11:47:48

TCP（Transmission Control Protocol）头部是传输层协议的核心结构，用于建立连接、可靠传输、流量控制和拥塞控制。以下是 TCP 头部 的详细解析，包括各字段的作用和典型值。

1. 源端口（Source Port）

长度：16 比特（2 字节）
作用：标识发送方的应用程序端口号（0~65535）。
示例：
- HTTP 客户端随机端口：49152（动态端口范围）
- 服务器 SSH 端口：22

2. 目的端口（Destination Port）

长度：16 比特（2 字节）
作用：标识接收方的应用程序端口号。
示例：
- HTTP 服务器端口：80
- DNS 查询端口：53

3. 序列号（Sequence Number）

长度：32 比特（4 字节）
作用：
- 在 连接建立（SYN） 时，初始序列号（ISN）由系统随机生成（防预测攻击）。
- 后续数据按字节编号，用于 数据排序和可靠性确认。
示例：
- 第一个数据包：ISN = 123456789
- 发送 100 字节后：123456789 + 100 = 123456889

4. 确认号（Acknowledgment Number）

长度：32 比特（4 字节）
作用：
- 仅在 ACK=1 时有效，表示接收方期望收到的下一个字节序号（即已成功接收 Ack-1 之前的所有数据）。
- 用于 可靠传输（接收方确认数据，发送方重传丢失数据）。
示例：
- 发送方发送 Seq=1, Len=100，接收方回复 Ack=101（表示期望收到第 101 字节）。

5. 数据偏移（Data Offset / Header Length）

长度：4 比特
作用：
- 表示 TCP 头部长度（以 4 字节 为单位），最小 5（20 字节），最大 15（60 字节，含可选字段）。
- 用于定位 数据部分 的起始位置。
示例：
- 0101（5 × 4 = 20 字节，标准头部）

6. 保留（Reserved）

长度：6 比特
作用：保留字段，必须设为 0（未来扩展用）。

7. 控制标志（Control Flags）

长度：6 比特（每个标志占 1 比特）
作用：控制 TCP 连接状态和数据传输行为：

标志位	名称	作用
`URG`	紧急指针	表示数据需要优先处理（如 `Ctrl+C` 中断信号）
`ACK`	确认	表示 `Acknowledgment Number` 有效
`PSH`	推送	要求接收方立即提交数据给应用层（如 Telnet 实时交互）
`RST`	重置	强制终止异常连接（如端口未监听）
`SYN`	同步	发起连接请求（三次握手阶段）
`FIN`	结束	正常关闭连接（四次挥手阶段）

示例：

三次握手：SYN=1, ACK=0 → SYN=1, ACK=1 → ACK=1
四次挥手：FIN=1, ACK=1 → ACK=1 → FIN=1, ACK=1 → ACK=1

8. 窗口大小（Window Size）

长度：16 比特（2 字节）
作用：
- 接收方告知发送方 当前可接收的数据量（字节数），用于 流量控制。
- 受接收方缓冲区剩余空间限制（可通过 SO_RCVBUF 调整）。
示例：
- Window=8192（表示可接收 8KB 数据）

9. 校验和（Checksum）

长度：16 比特（2 字节）
作用：
- 校验 TCP 头部 + 数据 + 伪头部（IP 部分字段） 的完整性。
- 计算方法：反码求和（类似 IP 校验和）。

伪头部字段（12 字节，仅用于计算校验和）：

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源 IP（4）| 目的 IP（4）| 保留（1）| 协议（1）| TCP 长度（2）

10. 紧急指针（Urgent Pointer）

长度：16 比特（2 字节）
作用：
- 仅在 URG=1 时有效，表示紧急数据的末尾偏移量（相对于 Sequence Number）。
- 用于中断或高优先级数据（如 Telnet Ctrl+C）。
示例：
- Seq=100, URG=1, Urgent Pointer=50 → 紧急数据范围：100~149

11. 可选字段（Options）

长度：可变（最多 40 字节）
作用：扩展 TCP 功能，常见选项：
- MSS（Maximum Segment Size）：协商最大报文段长度（如 1460 字节）。
- SACK（Selective ACK）：选择性确认，优化重传。
- Window Scaling：窗口缩放因子（扩大窗口至 1GB）。
- Timestamp：时间戳（计算 RTT，防序列号回绕）。

格式：

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Kind（1）| Length（1）| Data（可变）

示例（MSS 选项）：

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02（Kind） 04（Length） 05 B4（MSS=1460）

12. 填充（Padding）

作用：确保 TCP 头部长度是 4 字节的倍数（对齐）。
示例：若选项字段占 3 字节，则填充 1 字节 0x00。

TCP 头部示例（Wireshark 抓包）

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Transmission Control Protocol, Src Port: 54321, Dst Port: 80
    Source Port: 54321
    Destination Port: 80
    Sequence Number: 123456789
    Acknowledgment Number: 987654321
    0101 .... = Header Length: 20 bytes
    Flags: 0x018 (PSH, ACK)
    Window: 8192
    Checksum: 0x7a3d [correct]
    Urgent Pointer: 0
    Options: MSS 1460, SACK Permitted