TCP頭結構
TCP頭結構
TCP協議頭最少20個字節，包括以下的區域（由于翻譯不禁相同，文章中給出相應的英文單詞）：
TCP源端口(Source Port)：16位的源端口其中包含初始化通信的端口。源端口和源IP地址的作用是標示報問的返回地址。
TCP目的端口(Destination port)：16位的目的端口域定義傳輸的目的。這個端口指明報文接收計算機上的應用程序地址接口。
TCP序列號（序列碼,Sequence Number）：32位的序列號由接收端計算機使用，重新分段的報文成最初形式。當SYN出現，序列碼實際上是初始序列碼（ISN），而第一個數據字節是ISN+1。這個序列號（序列碼）是可以補償傳輸中的不一致。
TCP應答號(Acknowledgment Number)：32位的序列號由接收端計算機使用，重組分段的報文成最初形式。，如果設置了ACK控制位，這個值表示一個準備接收的包的序列碼。
數據偏移量(HLEN)：4位包括TCP頭大小，指示何處數據開始。
保留(Reserved)：6位值域，這些位必須是0。為了將來定義新的用途所保留。
標志(Code Bits)：6位標志域。表示為：緊急標志、有意義的應答標志、推、重置連接標志、同步序列號標志、完成發送數據標志。按照順序排列是：URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN。
窗口(Window)：16位，用來表示想收到的每個TCP數據段的大小。
校驗位(Checksum)：16位TCP頭。源機器基于數據內容計算一個數值，收信息機要與源機器數值 結果完全一樣，從而證明數據的有效性。
優先指針（緊急,Urgent Pointer）：16位，指向后面是優先數據的字節，在URG標志設置了時才有效。如果URG標志沒有被設置，緊急域作為填充。加快處理標示為緊急的數據段。
選項(Option)：長度不定，但長度必須以字節。如果 沒有 選項就表示這個一字節的域等于0。
填充：不定長，填充的內容必須為0，它是為了數學目的而存在。目的是確保空間的可預測性。保證包頭的結合和數據的開始處偏移量能夠被32整除，一般額外的零以保證TCP頭是32位的整數倍。
＜附圖是用SNIFFER抓的一個包頭結構＞
00 50 07 45 9b d6 43 3c 47 fd 37 50 50 18
ff 1f 05 a5 00 00 48 54 54 50 2f 31 2e 31
20 32 30 30 20 4f 4b 0d 0a 53 65 72 76 65
72 3a 20 4d 69 63 72 6f 73 6f 66 74 2d 49
49 53 2f 35 2e 30 0d 0a 44 61 74 65 3a 20
57 65 64 2c 20 31 32 20 4e 6f 76 20 32 30
30 33 20 30 33 3a 33 37 3a 35 35 20 47 4d
54 0d 0a 43 6f 6e 6e 65 63 74 69 6f 6e 3a
20 63 6c 6f 73 65 0d 0a 48 54 54 50 2f 31
2e 31 20 32 30 30 20 4f 4b 0d 0a 53 65 72
76 65 72 3a 20 4d 69 63 72 6f 73 6f 66 74
2d 49 49 53 2f 35 2e 30 0d 0a 50 72 61 67
6d 61 3a 20 6e 6f 2d 63 61 63 68 65 0d 0a
43 6f 6e 74 65 6e 74 2d 74 79 70 65 3a 20
74 65 78 74 2f 70 6c 61 69 6e 3b 63 68 61
72 73 65 74 3d 67 62 32 33 31 32 0d 0a 0d
0a
解析：
源端口：00 50 目的端口：07 45 序列號：9b d6 43 3c
應答號：47 fd 37 50 數據偏移量：50 保留：
標志位：18 窗口：ff 1f 校驗位：05 a5
優先指針：00 00 選項： 填充：（余下的205字節為TCP數據）
標志控制功能 URG：緊急標志
緊急(The urgent pointer) 標志有效。緊急標志置位，
ACK：確認標志 確認編號(Acknowledgement Number)欄有效。大多數情況下該標志位是置位的。TCP報頭內的確認編號欄內包含的確認編號(w+1，Figure：1)為下一個預期的序列編號，同時提示遠端系統已經成功接收所有數據。
PSH：推標志
該標志置位時，接收端不將該數據進行隊列處理，而是盡可能快將數據轉由應用處理。在處理 telnet 或 rlogin 等交互模式的連接時，該標志總是置位的。
RST：復位標志 復位標志有效。用于復位相應的TCP連接。
SYN：同步標志 同步序列編號(Synchronize Sequence Numbers)欄有效。該標志僅在三次握手建立TCP連接時有效。它提示TCP連接的服務端檢查序列編號，該序列編號為TCP連接初始端(一般是客戶端)的初始序列編號。在這里，可以把TCP序列編號看作是一個范圍從0到4，294，967，295的32位計數器。通過TCP連接交換的數據中每一個字節都經過序列編號。在TCP報頭中的序列編號欄包括了TCP分段中第一個字節的序列編號。
FIN：結束標志
帶有該標志置位的數據包用來結束一個TCP回話，但對應端口仍處于開放狀態，準備接收后續數據。服務端處于監聽狀態，客戶端用于建立連接請求的數據包(IP packet)按照TCP/IP協議堆棧組合成為TCP處理的分段(segment)。
分析報頭信息： TCP層接收到相應的TCP和IP報頭，將這些信息存儲到內存中。
檢查TCP校驗和(checksum)：標準的校驗和位于分段之中(Figure：2)。如果檢驗失敗，不返回確認，該分段丟棄，并等待客戶端進行重傳。
查找協議控制塊(PCB{})：TCP查找與該連接相關聯的協議控制塊。如果沒有找到，TCP將該分段丟棄并返回RST。(這就是TCP處理沒有端口監聽情況下的機制)
如果該協議控制塊存在，但狀態為關閉，服務端不調用connect()或listen()。該分段丟棄，但不返回RST。客戶端會嘗試重新建立連接請求。
建立新的socket：當處于監聽狀態的socket收到該分段時，會建立一個子socket，同時還有socket{}，tcpcb{}和pub{}建立。這時如果有錯誤發生，會通過標志位來拆除相應的socket和釋放內存，TCP連接失敗。如果緩存隊列處于填滿狀態，TCP認為有錯誤發生，所有的后續連接請求會被拒絕。這里可以看出SYN Flood攻擊是如何起作用的。
丟棄：如果該分段中的標志為RST或ACK，或者沒有SYN標志，則該分段丟棄。并釋放相應的內存。
發送序列變量
SND.UNA ： 發送未確認
SND.NXT ： 發送下一個
SND.WND ： 發送窗口
SND.UP ： 發送優先指針
SND.WL1 ： 用于最后窗口更新的段序列號
SND.WL2 ： 用于最后窗口更新的段確認號
ISS ： 初始發送序列號
接收序列號
RCV.NXT ： 接收下一個
RCV.WND ： 接收下一個
RCV.UP ： 接收優先指針
IRS ： 初始接收序列號
當前段變量
SEG.SEQ ： 段序列號
SEG.ACK ： 段確認標記
SEG.LEN ： 段長
SEG.WND ： 段窗口
SEG.UP ： 段緊急指針
SEG.PRC ： 段優先級
CLOSED表示沒有連接，各個狀態的意義如下：
LISTEN ： 監聽來自遠方TCP端口的連接請求。
SYN-SENT ： 在發送連接請求后等待匹配的連接請求。
SYN-RECEIVED ： 在收到和發送一個連接請求后等待對連接請求的確認。
ESTABLISHED ： 代表一個打開的連接，數據可以傳送給用戶。
FIN-WAIT-1 ： 等待遠程TCP的連接中斷請求，或先前的連接中斷請求的確認。
FIN-WAIT-2 ： 從遠程TCP等待連接中斷請求。
CLOSE-WAIT ： 等待從本地用戶發來的連接中斷請求。
CLOSING ： 等待遠程TCP對連接中斷的確認。
LAST-ACK ： 等待原來發向遠程TCP的連接中斷請求的確認。
TIME-WAIT ： 等待足夠的時間以確保遠程TCP接收到連接中斷請求的確認。
CLOSED ： 沒有任何連接狀態。
TCP連接過程是狀態的轉換，促使發生狀態轉換的是用戶調用：OPEN，SEND，RECEIVE，CLOSE，ABORT和STATUS。傳送過來的數據段，特別那些包括以下標記的數據段SYN，ACK，RST和FIN。還有超時，上面所說的都會時TCP狀態發生變化。
序列號：請注意，我們在TCP連接中發送的字節都有一個序列號。因為編了號，所以可以確認它們的收到。對序列號的確認是累積性的。TCP必須進行的序列號比較操作種類包括以下幾種：
①決定一些發送了的但未確認的序列號。
②決定所有的序列號都已經收到了。
③決定下一個段中應該包括的序列號。
對于發送的數據TCP要接收確認，確認時必須進行的：
SND.UNA = 最老的確認了的序列號。
SND.NXT = 下一個要發送的序列號。
SEG.ACK = 接收TCP的確認，接收TCP期待的下一個序列號。
SEG.SEQ = 一個數據段的第一個序列號。
SEG.LEN = 數據段中包括的字節數。
SEG.SEQ+SEG.LEN-1 = 數據段的最后一個序列號。
如果一個數據段的序列號小于等于確認號的值，那么整個數據段就被確認了。而在接收數據時下面的比較操作是必須的：
RCV.NXT = 期待的序列號和接收窗口的最低沿。
RCV.NXT+RCV.WND：1 = 最后一個序列號和接收窗口的最高沿。
SEG.SEQ = 接收到的第一個序列號。
SEG.SEQ+SEG.LEN：1 = 接收到的最后一個序列號