linux网络中TCP包的组成及其中各部分含义详解

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因为本人之前一直写的是云笔记，对自己学会的东西作一个总结，所以基本都是文字，本来想全发成博客的形式，发现全发成博客比较花费时间，而且一直发博客质量不是很好，而且通过发博客学到的东西也会变少，所以准备先把笔记发出来，后续再将它们改成博客的形式，争取2天至少改一篇博客，觉得我总结的还行的可以先关注我，后续会发成博客形式，内容也会更加完善

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TCP包：
TCP包的首部信息由以下几部分组成，1、源端口号（16位），表示自己主机要发送数据包的进程是哪个；2、目标端口号（16位），表示发送要将自己的数据包，发送给目标主机的哪个进程；3、***（32位），是用来标识发送数据的顺序的，每发送一个数据包，下一个***就会变成，此***加上数据包中数据的大小， 并且这个***并不会从0开始，而是随机生成一个***，然后按照发送数据包的大小进行累加，具体它的含义，可以看我之前总结的TCP***机制；4、确认应答***（32位），它表示接收端收到了发送端发送的数据包，并且对这个数据包的***进行确认回复，回复的方式是发送端数据包的***，加上发送端数据包中数据的大小，具体它的含义，可以看看我之前总结的确认应答机制；5、数据偏移（4位），这个部分虽然只有四位，但是它的单位是4字节，也就相当于这个部分的值算出来后，要乘以4，然后单位变成字节，比如0010，换成10进制的话就表示，2*4=8字节，它的功能是用来表示真正数据部分和TCP首部的偏移量，也就是数据部分从哪个字节开始，也可以表示这个TCP包的首部有多大；6、保留（4位），这部是为了以后扩展用的（为了扩展标志位 ），目前没有什么用，一般情况下置0，即使不置0也不会影响这个TCP包；7、控制位（8位），它是用来表示标志位的，一共有8个标志，只要这8位中哪个位为1，就是表示哪个标志有效，从左往右第一个标志位是CWR，当它标志为1时，表示已经将拥塞窗口缩小（如果不知道拥塞窗口，可以看我之前总结的TCP的拥塞窗口机制，同时这个字段也影响IP首部，相当于区分服务中的ECT标志位），第二个标志位是ECE，如果这个标志位为1，表示从发送端到接收端的网络环境拥塞（同时这个字段也影响IP首部，相当一起区分服务中的CE段），第三个标志位为URG，如果这个标志位为1，表示这个数据包中有紧急要处理的数据 ，第四个标志位为ACK，这个标志位为1时，表示确认应答有效（如果不知道ACK，可以看看我之前总结的确认应答机制），第五个标志位为PSH，这个标志位为1时，表示让接收端将此数据包立即上传给上层应用协议，如果为0则表示不用立即上传，而是先进行缓存，第六个标志位为RST，这个标志位为1时，表示TCP连接出现异常，需要强制断开连接，第七个标志位为SYN，这个标志位为1时，表示在进行三次握手建立连接时，客户端需要向服务端先发送一个SYN请求，表示想和服务端建立连接（如果不知道三次握手机制，可以看我之前总结的三次握手），第八个标志位为FIN，这个标志位为1时，表示希望断开TCP连接（正常断开），在进行四次挥手时，用FIN来表示要开始断开连接了（如果不了解四次挥手的过程，可以看我之前总结的四次挥手）；8、窗口大小（16位），用来表示接收端允许的窗口大小是多少（如果不清楚窗口含义的，可以看看我之前总结的滑动窗口机制和流量控制机制），如果这个窗口大小是0，表示发送的是一个窗口探测
9、校验和（16位），它是用来检验TCP数据包是否在传输途中受到损坏，保证数据的正确性的，它校验的方法就是利用这16位由0和1组成的校验码，进行检验，不过在用校验和进行检验时，检验的不是TCP首部，而是TCP伪首部（它在TCP首部信息的前面一共12字节），伪首部包含以下几个信息，第一个是源IP地址（32位），表示发送TCP包的主机IP地址，第二个是目标IP地址（32位），表示接收此数据包主机的IP地址，第三个是填充（8位），在进行校验时长度必须是16的整数倍，如果不够就用这个位置补0，凑够16位，第四个是协议号（8位），表示传输数据包时所用的协议是哪个，第五个是TCP包长度（16），表示整个TCP包多大（包含首部大小），进行检验的算法是，先将校验码置0，然后将这五个部分的二进制值取反（如果那四个部分的位数不是16位的整数倍，则由填充位来补，补在最前头，因为这样不影响这四个部分位数的大小，为什么要是16的整数倍，原因是，在计算时是以16位为单位，进行相加的，所以如果有一方不是16位那就没办法相加了），然后再逐个相加，如果相加的值大于16位，那么就将前16位拿出来，再后后16位相加，如果还是大于16位，就继续这样相加，直到是16位了（这里可能会有疑问，在加完一次之后，可能就不是16的整数倍了，但实际上不是这样了，在加完之后，前面的0并没有被丢弃，所以可以继续就16位的形式进行相加），最后再对之前我们置0的校验码取反，然后进行再加上它，最终得到最后的值，把这个值，加在之前为0的校验码上，就是真正的校验码了，在接收端进行校验时，按照之前的方法先将伪首部的二进制取反进行相加，然后再加上此TCP包的校验码，如果最终的结果为全1，那么就表示这个TCP包是正确的（最终会得到全1的原因是，我们之前在进行取反相加后，在最后加了16位全为1的值（它是对0进行了取反，为什么要将最初的校验值设为0，原因是如果设为其它数，在最后得到真正校验值的时候，会出现很大的问题，因为你的初值不是0，所以在进行最后相加时，如果加数据很大，那么还可能造成数据溢出问题，这不好处理，而如果初值不是0，那么在进行校验时不好校验，因为在校验时，既要校验0也要校验1），所以在相加后，必然会溢出，在溢出后又会从0开始计算，所以计算出的值就相当于是还差多少位，就是16位全为1的值了，所以我们在校验时加上正确的校验码，会得到全为1的值，如果不是，那么就代表这个TCP包损坏了），最后就是为什么要进行这种取反相加的操作，而不直接进行相加得到，也是为了在安全上考虑；因为TCP包首部只有，源端口号和目标端口号，而在进行通信时是由源端口号和目标端口号，源IP地址 和目的IP地址，协议号五部分来确定一个通信的，所以如果其它三部分损坏了，但TCP包是不能察觉的，所以就有了伪首部（伪首部是在TCP包首部前面放着），来进行校验，判断此TCP包是否被损坏
10、紧急指针（16位），这个部分只有在标志位URG为1有效时，才会使用，它是用来表示紧急数据在哪个位置，一般情况下，紧急数据是指，从数据开头到紧急指针所指的位置为紧急数据，需要立即进行处理；11、选项（24位），选项部分是一个可选部分，它其中有很多选项，可以根据我们的需要来进行选择，不同的选项用不同的位数来表示；12、填充（8位），是用来补0的，因为选项只有24位，但这个部分必须是32的整数倍，因为TCP包要求这两个位置必须等于32位；13、数据部分（32位），这个部分虽然有32位，但它的长度是不确定的，因为在加上TCP包的首部后，不能超过TCP包限制的总大小