1.运输层：TCP报文段的首部格式

笔记来源：
湖科大教书匠：TCP报文段的首部格式

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为了实现可靠传输，TCP采用了面向字节流的方式。
但TCP在发送数据时，是从发送缓存取出一部分或全部字节并给其添加一个首部使之成为TCP报文段后进行发送。

一个TCP报文段由首部和数据载荷两部分构成
TCP的全部功能都体现在它首部中各字段的作用

1.1 源端口和目的端口

源端口：占16比特，写入源端口号，用来标识发送该TCP报文段的应用进程
目的端口：占16比特，写入目的端口号，用来标识接收该TCP报文段的应用进程

1.2 序号、确认号、ACK

序号：占32比特，取值范围 $0,2^{32}-1]$ ，序号增加到最后一个后，下一个序号就又回到0。指出本TCP报文段数据载荷的第一个字节的序号

确认号：占32比特，取值范围 $0,2^{32}-1]$ ，确认号增加到最后一个后，下一个确认号就又回到0。指出期望收到对方下一个TCP报文段的数据载荷的第一个字节的序号，同时也是对之前收到的所有数据的确认。
若确认号 $= n$ ,则表明到序号 $n - 1$ 为止的所有数据都已正确接收，期望接收序号为 $n$ 的数据。

确认标志位ACK：取值为1时确认号字段才有效；取值为0时确认号字段无效。

TCP规定，在连接建立后所有传送的TCP报文段都必须把ACK置1。

例子
序号=201 代表该报文段数据载荷第一个字节的序号为201
确认号=800 代表799号为止的所有数据均已收到，期望接收序号为800号的报文段
ACK=1 代表确认号字段有效

序号=800 代表该报文段数据载荷第一个字节的序号为800，这正是刚刚客户期望收到的报文段
确认号=301 代表300号为止的所有数据均已收到，期望接收序号为301号的报文段，这正好是客户端发来第一个报文段（大小300B）之后的下一个报文段序号
ACK=1 代表确认号字段有效

1.3 数据偏移

为什么会偏移？因为将报文分片了，每个分片都要加一个首部，当接收方收到这些分片时需要还原数据，这时需要去掉首部，每个分片的原位置为该分片前方所有分片的首部长度之和

数据偏移：占4比特，并以4字节为单位。
用来指出TCP报文段的数据载荷部分的起始处距离TCP报文段的起始处有多远。
这个字段实际上是指出了TCP报文段的首部长度。

首部固定长度为20字节，因此数据偏移字段的最小值为 $0101)_2$
首部最大长度为60字节，因此数据偏移字段的最大值为 $1111)_2$

1.4 窗口

窗口：占16比特，以字节为单位。指出发送本报文段的一方的接收窗口。
窗口值作为接收方让发送方设置其发送窗口的依据。
这是以接收方的接收能力来控制发送方的发送能力，称为流量控制。

1.5 校验和

校验和：占16比特，检查范围包括TCP报文段的首部和数据载荷两部分。
在计算校验和时，要在TCP报文段的前面加上12字节的伪首部。

1.6 同步标志为SYN、终止标志位FIN

同步标志位SYN：在TCP连接建立时用来同步序号

终止标志位FIN：用来释放TCP连接

1.7 复位标志位RST、推送标志位PSH

复位标志位RST：用来复位TCP连接
当RST=1时，表明TCP连接出现了异常，必须释放连接，然后再重新建立连接。
RST置1还用来拒绝一个非法的报文段或拒绝打开一个TCP连接。

推送标志位PSH：接收方的TCP收到该标志位为1的报文段会尽快上交应用进程
而不必等到接收缓存都填满后再向上交付。

1.8 紧急标志位URG、紧急指针

紧急标志位URG：取值为1时紧急指针字段有效：取值为0时紧急指针字段无效
紧急指针：占16比特，以字节为单位，用来指明紧急数据的长度
当发送方有紧急数据时，可将紧急数据插队到发送缓存的最前面，并立刻封装到一个TCP报文段中进行发送。紧急指针会指出本报文段数据载荷部分包含了多长的紧急数据，紧急数据之后是普通数据。