TCP包数据结构

小B · 发表于 2014-4-3 13:12:11

结构就附件图那里了，清晰得要死

TCP头结构
TCP协议头最少20个字节，包括以下的区域（由于翻译不禁相同，文章中给出相应的英文单词）：
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地址的作用是标示报问的返回地址。
TCP目的端口(Destination port)：16位的目的端口域定义传输的目的。这个端口指明报文接收计算机上的应用程序地址接口。
TCP序列号（序列码,Sequence Number）：32位的序列号由接收端计算机使用，重新分段的报文成最初形式。当SYN出现，序列码实际上是初始序列码（ISN），而第一个数据字节是ISN+1。这个序列号（序列码）是可以补偿传输中的不一致。
TCP应答号(Acknowledgment Number)：32位的序列号由接收端计算机使用，重组分段的报文成最初形式。，如果设置了ACK控制位，这个值表示一个准备接收的包的序列码。
数据偏移量(HLEN)：4位包括TCP头大小，指示何处数据开始。
保留(Reserved)：6位值域，这些位必须是0。为了将来定义新的用途所保留。
标志(Code Bits)：6位标志域。表示为：紧急标志、有意义的应答标志、推、重置连接标志、同步序列号标志、完成发送数据标志。按照顺序排列是：URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN。
窗口(Window)：16位，用来表示想收到的每个TCP数据段的大小。
校验位(Checksum)：16位TCP头。源机器基于数据内容计算一个数值，收信息机要与源机器数值结果完全一样，从而证明数据的有效性。
优先指针（紧急,Urgent Pointer）：16位，指向后面是优先数据的字节，在URG标志设置了时才有效。如果URG标志没有被设置，紧急域作为填充。加快处理标示为紧急的数据段。
选项(Option)：长度不定，但长度必须以字节。如果没有选项就表示这个一字节的域等于0。
填充：不定长，填充的内容必须为0，它是为了数学目的而存在。目的是确保空间的可预测性。保证包头的结合和数据的开始处偏移量能够被32整除，一般额外的零以保证TCP头是32位的整数倍。
标志控制功能
URG：紧急标志
紧急(The urgent pointer) 标志有效。紧急标志置位，
ACK：确认标志
确认编号(Acknowledgement Number)栏有效。大多数情况下该标志位是置位的。TCP报头内的确认编号栏内包含的确认编号(w+1，Figure：1)为下一个预期的序列编号，同时提示远端系统已经成功接收所有数据。
PSH：推标志
该标志置位时，接收端不将该数据进行队列处理，而是尽可能快将数据转由应用处理。在处理telnet 或rlogin 等交互模式的连接时，该标志总是置位的。
RST：复位标志，复位标志有效。用于复位相应的TCP连接。
SYN：同步标志
同步序列编号(Synchronize Sequence Numbers)栏有效。该标志仅在三次握手建立TCP连接时有效。它提示TCP连接的服务端检查序列编号，该序列编号为TCP连接初始端(一般是客户端)的初始序列编号。在这里，可以把TCP序列编号看作是一个范围从0到4，294，967，295的32位计数器。通过TCP连接交换的数据中每一个字节都经过序列编号。在TCP报头中的序列编号栏包括了TCP分段中第一个字节的序列编号。
FIN：结束标志
带有该标志置位的数据包用来结束一个TCP回话，但对应端口仍处于开放状态，准备接收后续数据。
服务端处于监听状态，客户端用于建立连接请求的数据包(IP packet)按照TCP/IP协议堆栈组合成为TCP处理的分段(segment)。
分析报头信息：TCP层接收到相应的TCP和IP报头，将这些信息存储到内存中。
检查TCP校验和(checksum)：标准的校验和位于分段之中(Figure：2)。如果检验失败，不返回确认，该分段丢弃，并等待客户端进行重传
查找协议控制块(PCB{})：TCP查找与该连接相关联的协议控制块。如果没有找到，TCP将该分段丢弃并返回RST。(这就是TCP处理没有端口监听情况下的机制) 如果该协议控制块存在，但状态为关闭，服务端不调用connect()或listen()。该分段丢弃，但不返回RST。客户端会尝试重新建立连接请求。
建立新的socket：当处于监听状态的socket收到该分段时，会建立一个子socket，同时还有socket{}，tcpcb{}和pub{}建立。这时如果有错误发生，会通过标志位来拆除相应的socket和释放内存，TCP连接失败。如果缓存队列处于填满状态，TCP认为有错误发生，所有的后续连接请求会被拒绝。这里可以看出SYN Flood攻击是如何起作用的。
丢弃：如果该分段中的标志为RST或ACK，或者没有SYN标志，则该分段丢弃。并释放相应的内存。
发送序列变量
SND.UNA ：发送未确认
SND.NXT ：发送下一个
SND.WND ：发送窗口
SND.UP ：发送优先指针
SND.WL1 ：用于最后窗口更新的段序列号
SND.WL2 ：用于最后窗口更新的段确认号
ISS ：初始发送序列号
接收序列号
RCV.NXT ：接收下一个
RCV.WND ：接收下一个
RCV.UP ：接收优先指针
IRS ：初始接收序列号
当前段变量
SEG.SEQ ：段序列号
SEG.ACK ：段确认标记
SEG.LEN ：段长
SEG.WND ：段窗口
SEG.UP ：段紧急指针
SEG.PRC ：段优先级
CLOSED表示没有连接，各个状态的意义如下：
LISTEN ：监听来自远方TCP端口的连接请求。
SYN-SENT ：在发送连接请求后等待匹配的连接请求。
SYN-RECEIVED ：在收到和发送一个连接请求后等待对连接请求的确认。
ESTABLISHED ：代表一个打开的连接，数据可以传送给用户。
FIN-WAIT-1 ：等待远程TCP的连接中断请求，或先前的连接中断请求的确认。
FIN-WAIT-2 ：从远程TCP等待连接中断请求。
CLOSE-WAIT ：等待从本地用户发来的连接中断请求。
CLOSING ：等待远程TCP对连接中断的确认。
LAST-ACK ：等待原来发向远程TCP的连接中断请求的确认。
TIME-WAIT ：等待足够的时间以确保远程TCP接收到连接中断请求的确认。
CLOSED ：没有任何连接状态。
TCP连接过程是状态的转换，促使发生状态转换的是用户调用：OPEN，SEND，RECEIVE，CLOSE，ABORT和STATUS。传送过来的数据段，特别那些包括以下标记的数据段SYN，ACK，RST和FIN。还有超时，上面所说的都会时TCP状态发生变化。
序列号
请注意，我们在TCP连接中发送的字节都有一个序列号。因为编了号，所以可以确认它们的收到。对序列号的确认是累积性的。TCP必须进行的序列号比较操作种类包括以下几种：
①决定一些发送了的但未确认的序列号。
②决定所有的序列号都已经收到了。
③决定下一个段中应该包括的序列号。
对于发送的数据TCP要接收确认，确认时必须进行的：
SND.UNA = 最老的确认了的序列号。
SND.NXT = 下一个要发送的序列号。
SEG.ACK = 接收TCP的确认，接收TCP期待的下一个序列号。
SEG.SEQ = 一个数据段的第一个序列号。
SEG.LEN = 数据段中包括的字节数。
SEG.SEQ+SEG.LEN-1 = 数据段的最后一个序列号。
如果一个数据段的序列号小于等于确认号的值，那么整个数据段就被确认了。而在接收数据时下面的比较操作是必须的：
RCV.NXT = 期待的序列号和接收窗口的最低沿。
RCV.NXT+RCV.WND：1 = 最后一个序列号和接收窗口的最高沿。
SEG.SEQ = 接收到的第一个序列号。
SEG.SEQ+SEG.LEN：1 = 接收到的最后一个序列号