[分享] 5 Linux 网络编程 TCP 协议（基础）

1. TCP 协议是什么

前面一直在嚷嚷 TCP 协议，却一直不知道它到底是个什么东西。用举例来说明：

你和你对象（没有对象那就选你上铺或下铺的同学吧）发短信，事先约定，你给他发送任何短信，TA 都得回复你一句：收到。我想这个在你平时生活中应该有所遇到。

比如你发送“早安”给 TA，TA 会回复你：“收到”。如果过了 1 分钟你还没有收到 TA 的回复（也许是你发送的短信 TA 没收到，也许是 TA 已经回复了，但是因为网络原因你没收到），你就再发送一次“早安”给 TA，直到 TA 回复你为止。

这样就可以保证，你对象一定能收到“早安”两个字！

TCP 协议正是这样一种约定，它能够可靠的保证，发送的数据能够被对端收到。那么具体的，TCP 又是怎么来做这种事情呢？在此之间，我们得先学习 遵守 TCP 协议数据格式，一般称为 TCP 首部或 TCP 头。

2. TCP 首部格式

图 1 就展示了 TCP 首部的数据格式。把一整个 TCP 首部+数据部分称为一个 TCP 段。这个图希望大家能记住，并画上个 10 到 20 遍。

图1 TCP 首部格式

图 2 就是我们在上一篇博客实验中抓取到一个数据包。

图2 抓到的一个数据包

我们只关心 TCP 的部分，也就是图 2 中右侧被圈起来的部分。而左侧就是 OmniPeek 对这部分数据的解析。这个数据包我保存在 unp/protocol/data 文件夹下面，你可以直接下载到你的 windows 下，用 OmniPeek 打开。

3. TCP 段数据分析

现在我们手工分析一下这一串二进制数据：

11 34 13 88 8D D3 93 3C 02 8A 7A E2 50 18 41 37 45 AF 00 00 68 65 6C 6C 6F 00

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为了看的更加清楚，我们把它放到表格里看：

图3 TCP 段数据

按照 TCP 的数据格式：

• [0, 2) 字节

源端口，0x1134，即 10 进制的 4404 端口。

• [2, 4) 字节

目的端口，0x1388，即 10 进制的 5000 端口。

• [4, 8) 字节

32 位序号，0x8dd3939c，即 10 进制的 2379453244.

• [8, 12) 字节

32 位确认序号，0x028a7ae2，即 10 进制的 42629858.

• [12, 14) 字节

这部分包含了 4 位首部长度，保留位和 6 个标志位。需要拆分来看，[12, 14) 字节的数据是 0x50 和 0x18，即 0101-0000-0001-1000.

图4 [12, 14) 字节分析

很容易看出，首部长度为 5，为什么是 5 呢？实际上，首部长度的单位不是字节，而是四字节，因此长度 5 就表示 5 个四字节，即 20 字节。另外，还可以看到标志位中的 ACK 和 PSH 标志被置位了。

• [14, 16) 字节

这部分表示窗口大小，0x4137，即 10 进制 16695，它发送这个 TCP 段的那一方（即端口 4404 那一方）接收窗口的大小为 16695 个字节。

• [16, 18) 字节

首部校验和，0x45af，校验和计算的是“伪首部+TCP 首部”这两部分在一起的二进制反码和，这一块同学们不必过多的深究它。

• [18, 20) 字节

紧急指针，0x0000，只有 URG 标志置位了，这个指针才有用。使用这个值加上序号的值，就是紧急数据的位置。

• [20, 25) 字节

数据部分，字节流，68 65 6c 6c 6f 00，即 hello\0.

对比一下图 2 中左侧部分，是不是和我们分析一结果一致？如果不一致，那就检查一下你哪里算的不对。注意，在这个 TCP 段中，没有可选项。有些段是包含可选项的。

现在我们已经分析出了所有字段的具体值，但是这些字段到底表示什么含义我们却不清楚。大家先不要着急，先学会分析具体的值，后面的事情，我们慢慢来。

4. 总结

• 掌握 TCP 段数据的分析方法

本帖最后由 兰博 于 2018-6-22 09:36 编辑

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