TCP协议报文结构-Toy模板网

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TCP是什么

TCP（传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、全双工的传输协议。它使用头部（Header）和数据（Data）来组织数据包，确保数据的可靠传输和按序传递。

TCP协议报文结构

下面详细阐述TCP协议的结构：

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源端口号和目的端口号：占用2个字节，分别表示发送方和接收方的端口号。
序列号：占用4个字节，用于标识TCP报文段中的第一个数据字节在整个数据流中的位置。
序列号是用于数据按序传递的关键。
确认号：占用4个字节，用于回复对方的序列号，表示期望接收的下一个数据字节的序列号。确认号实现了可靠传输的机制。
4位TCP报头长度: 表示该TCP头部有多少个32位bit(有多少个4字节); 所以TCP头部最大长度是15 * 4 = 60
数据偏移：占用4位，表示TCP头部的长度，以4字节为单位。因此，数据偏移的值乘以4等于TCP头部的总长度。
保留位：占用6位，保留为未来使用，置为0。
标识位：TCP头部中有6个标识位，分别是：
- URG: 紧急指针是否有效
- ACK: 确认号是否有效
- PSH: 提示接收端应用层立刻从TCP缓冲区读走数据；实际上，在OS层，其作用是让sockfd对应的文件数据处于就绪状态，从而避免其在TCP中继续等待更多的数据。
- RST: 对方要求重新建立连接; 我们把携带RST标识的称为复位报文段
- SYN: 请求建立连接; 我们把携带SYN标识的称为同步报文段
- FIN: 通知对方, 本端要关闭了, 我们称携带FIN标识的为结束报文段
窗口大小：即滑动窗口占用2个字节，表示接收方允许发送方发送的数据量，用于流量控制。
校验和：占用2个字节，用于检测TCP头部和数据的传输是否出错。TCP使用校验和来保证数据的完整性，发送端填充, CRC校验. 接收端校验不通过, 则认为数据有问题. 此处的检验和不光包含TCP首部, 也包含TCP数据部分.
紧急指针：占用2个字节，仅当URG标志位为1时有效，表示紧急数据的偏移量，即标识哪部分数据是紧急数据。
选项（可选）：TCP头部中还可以包含一些可选的选项字段，用于扩展TCP功能。
数据（可选）：TCP数据报中的实际数据部分。这个部分的长度可以是0到最大MTU（最大传输单元）减去TCP头部的长度。

TCP协议的结构使其能够提供可靠的数据传输和连接管理功能，适用于对数据可靠性要求较高的应用，如Web浏览器、电子邮件、文件传输等。

TCP选项字段是在TCP报文的报头中的一个特定位置，用于扩展TCP功能。选项字段的长度是可变的，可以根据具体选项内容的大小动态调整。

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struct tcphdr {
    uint16_t source;
    uint16_t dest;
    uint32_t seq;
    uint32_t ack_seq;
    uint16_t doff;  // 数据偏移，用于标识TCP头部的长度
    uint16_t window;
    uint16_t check;
    uint16_t urg_ptr;
    uint32_t options[];  // 这里是选项字段，大小可变。使用柔性数组实现选项字段，\
    其好处是可以在不浪费额外空间的情况下，灵活地传递选项信息。当TCP报文不需要携带选项时，选项字段可以省略，\
    不占用额外的空间。而当TCP报文需要携带选项时，柔性数组允许动态分配选项内容的空间，以适应具体的选项需求。
};