tcp序列号和确认号理解(TCP序列号和确认号)

TCP报头 TCP报文段的报头有10个必需的字段和1个可选字段。报头至少为20字节。报头后面的数据是可选项。1、源端口号（16位）标识发送报文的计算机端口或进程。一个TCP报文段必须包括源端口号，使目的主机知道应该向何处发送确认报文。2、目的端口号（16位）标识接收报文的目的主机的端口或进程。3、序列号（32位）用于标识每个报文段，使目的主机可确认已收到指定报文段中的数据。当源主机用于多个报文段发送一个报文时，即使这些报文到达目的主机的顺序不一样，序列号也可以使目的主机按顺序排列它们。在建立连接时发送的第一个报文段中，双方都提供一个初始序列号。TCP标准推荐使用以4ms间隔递增1的计数器值作为这个初始序列号的值。使用计数器可以防止连接关闭再重新连接时出现相同的序列号。对于那些包含数据的报文段，报文段中第一个数据字节的数量就是初始序列号，其后数据字节按顺序编号。如果源主机使用同样的连接发送另一个报文段，那么这个报文段的序列号等于前一个报文段的序列号与前一个报文段中数据字节的数量之和。例如，假设源主机发送3个报文段，每个报文段有100字节的数据，且第一个报文段的序列号是1000，那么第二个报文段的序列号就是1100（1000＋100），第三个报文段的序列号就是1200（1100＋100）。如果序列号增大至最大值将复位为0。4、确认号（32位）目的主机返回确认号，使源主机知道某个或几个报文段已被接收。如果ACK控制位被设置为1，则该字段有效。确认号等于顺序接收到的最后一个报文段的序号加1，这也是目的主机希望下次接收的报文段的序号值。返回确认号后，计算机认为已接收到小于该确认号的所有数据。例如，序列号等于前一个报文段的序列号与前一个报文段中数据字节的数量之和。例如，假设源主机发送3个报文段，每个报文段有100字节的数据，且第一个报文段的序列号是1000，那么接收到第一个报文段后，目的主机返回含确认号1100的报头。接收到第二个报文段（其序号为1100）后，目的主机返回确认号1200。接收到第三个报文段后，目的主机返回确认号1300。目的主机不一定在每次接收到报文段后都返回确认号。在上面的例子中，目的主机可能等到所有3个报文段都收到后，再返回一个含确认号1300的报文段，表示已接收到全部1200字节的数据。但是如果目的主机再发回确认号之前等待时间过长，源主机会认为数据没有到达目的主机，并自动重发。上面的例子中，如果目的主机接收到了报文段号为1000的第一个报文段以及报文段号为1200的最后一个报文段，则可返回确认号1100，但是再返回确认号1300之前，应该等待报文段号为1100的中间报文段。5、报文长度（4位）由于TCP报头的长度随TCP选项字段内容的不同而变化，因此报头中包含一个指定报头字段的字段。该字段以32比特为单位，所以报头长度一定是32比特的整数倍，有时需要在报头末尾补0。如果报头没有TCP选项字段，则报头长度值为5，表示报头一个有160比特，即20字节。6、保留位（6位）全部为0。7、控制位（6位）URG:报文段紧急。ACK：确认号有效。PSH：建议计算机立即将数据交给应用程序。RST：复位连接。SYN：进程同步。在握手完成后SYN为1，表示TCP建立已连接。此后的所有报文段中，SYN都被置0。FIN：源主机不再有待发送的数据。如果源主机数据发送完毕，将把该连接下要发送的最后一个报文段的报头中的FIN位置1，或将该报文段后面发送的报头中该位置1。8、窗口（16位）接收计算机可接收的新数据字节的数量，根据接收缓冲区可用资源的大小，其值随计算机所发送的每个报文段而变化。源主机可以利用接收到的窗口值决定下一个报文段的大小。9、校验和（16位）源主机和目的主机根据TCP报文段以及伪报头的内容计算校验和。在伪报头中存放着来自IP报头以及TCP报文段长度信息。与UDP一样，伪报头并不在网络中传输，并且在校验和中包含伪报头的目的是为了防止目的主机错误地接收存在路由的错误数据报。10、紧急指针（16位）如果URG为1，则紧急指针标志着紧急数据的结束。其值是紧急数据最后1字节的序号，表示报文段序号的偏移量。例如，如果报文段的序号是1000，前8个字节都是紧急数据，那么紧急指针就是8。紧急指针一般用途是使用户可中止进程。11、TCP选项（0或更大）完整的TCP报头必须是32比特的整数倍，为了达到这一要求，常在TCP选项字段的末尾补零。12、数据部分报头后面是可选的报文段数据部分。IP协议标准要求株距能接收最长达576字节的数据报。无其他选项的IP报头是20字节，无其他选项的TCP报头也是20字节，所以IP选项和TCP选项且含有多达536字节数据的TCP报文段无须分片就可达到目的主机。二、UDP报头由4个域组成，其中每个域各占用2个字节，具体为：源端口号目标端口号数据报长度校验值UDP协议使用端口号为不同的应用保留其各自的数据传输通道数据报的长度是指包括报头和数据部分在内的总的字节数。因为报头的长度是固定的，所以该域主要被用来计算可变长度的数据部分（又称为数据负载） UDP协议使用报头中的校验值来保证数据的安全。校验值首先在数据发送方通过特殊的算法计算得出，在传递到接收方之后，还需要再重新计算。且udp必须要有校验值
发送报文数据的第一个字节编号

本文主要内容1、TCP数据包格式TCP数据包格式如下：注意到中间还有几个标志位：数据包格式当中，最重要的是理解序号和确认序号。TCP为什么是稳定可靠的，与序号与确认序号这套机制紧密相关，这也是TCP的精髓。2、TCP的三次握手众所周知，TCP协议是可靠的，而UDP协议是不可靠的。在一些场景中必须用TCP，比如说用户登录，必须给出明确答复是否登录成功等。而有些场景中，用户是否接收到数据则不那么关键，比如网络游戏当中，玩家射出一颗子弹，另外的玩家是否看到，完全取决于当前网络环境，如果网络卡顿，就会有玩家已经被射杀，但界面仍然刷新不出来的情况。这种情形适合UDP。为了保证TCP协议可靠，在建立连接之时就要得到保证。最初两端的TCP进程都处于CLOSED关闭状态，A主动打开连接，而B被动打开连接。（A、B关闭状态CLOSED——B收听状态LISTEN——A同步已发送状态SYN-SENT——B同步收到状态SYN-RCVD——A、B连接已建立状态ESTABLISHED）B服务器进程就处于LISTEN（收听）状态，等待客户的连接请求。若有，则作出响应。3、TCP的传输和确认TCP 传输的可靠性，可以用一句话归结：每收到对方数据，就发送 ACK 进行确定，发送方发送后没有收到 ACK 就隔一段时间重发。就是 A 向 B 发送消息（下面将 TCP 的报文直接看做是消息，消息一词跟 TCP 报文混用），B 收到消息后需要向 A 发送 ACK。这个 ACK 相当于返回结果，没有返回结果，A 就重新发送消息。归纳起来，A 有 3 种消息需要确认。另外 A 也可以发送 RST 消息，代表出错了。出错消息不需要确认。RST 也可以当成返回接口，替代正常的 ACK。返回 ACK，表示消息发送并处理成功，返回 RST 表示消息处理失败。因为通过网络传输，还有第三种结果，就是不确定成功失败。这样归纳起来。就有三种返回结果。这两种具体情况，A 根本识别不了，都只能重发。4、TCP的序号和确认序号A 向 B 发送消息，假如同时发送 a、b、c、d 消息，因为通过网络，这些消息的顺序并非固定的。而 B 返回 ACK 结果，这样就有一个问题，这个结果到底对应了哪个消息？另外当 A 超时重发后，原来的消息延时一段时候，又重新到达了 B，这样 B 就收到两条相同的消息，那么 B 怎么确定这两条消息是相同的呢？为了解决这个对应问题，每一条消息都需要有一个编号，返回结果也应该有一个编号。TCP 的序号可以看成是发送消息的编号，确认序号可以看成是返回结果的编号。有了编号，重复的消息才可以忽略，返回结果(ACK)才可以跟消息对应起来。当建立连接的时候，TCP 选定一个初始序号，之后每发送一个数据包（消息），就将序号递增，保证每发送不同的数据包，数据包的序号都是不同的。TCP 是这样处理的：SYN、FIN 也需要递增序号。不然 A 向 B 重发多个 SYN 或者 FIN, B 根本判断不了 SYN 是否相同，这样就不可以忽略重复的数据包了。当 TCP 发送 ACK 时，相当于返回结果，需要带有确认序号，以便跟发送的消息对应起来。当发送包编号为 a，递增长度为 len。其中 SYN 和 FIN 可以看成是递增长度为 1。这条消息可以这样表示为：现在来回顾三次握手过程。 A 发送序列号x给 B ， B 回复 A 确认号 x+ 1，同时发送序列号 y， A 接收到 B 的回复后，再回复确认号 y+1，同时发送序列号 x+1。给对方的回复一定是接收到的序号加1（或者是数据长度），这样对方才能知道我已经收到了，这样才能保证TCP是可靠的。

这是两个词： Serial No. - 序列号。 “序列号”是个多义词，它可以是指（手机序列号）手机序列号是IMEI码的俗称。IMEI为TAC + FAC + SNR + SP。（TCP序列号和确认号）在网络分析中，读懂TCP序列号和确认号的变化趋势，可以帮助我们学习TCP协议以及排查通讯故障，如通过查看序列号和确认号可以确定数据传输是否乱序。（软件序列号）“序列号”有时也指“机器码“，是有些软件为了防止盗版而采取的保护措施。（网游序列号）网游序列号也叫CD-Key，是网络游戏公司为了推广网络游戏而发放到玩家手 中的“礼物”，例如：网易公司的大话序列号。

TCP是按照字节编号，初始编号是一个随机数，其后每增加一个字节就加1。确认序号是期待接收字节的编号，或已经正确接收并处理的字节的编号加1。

URG：此标志表示TCP包的紧急指针域（后面马上就要说到）有效，用来保证TCP连接不被中断，并且督促中间层设备要尽快处理这些数据； ACK：此标志表示应答域有效，就是说前面所说的TCP应答号将会包含在TCP数据包中；有两个取值：0和1，为1的时候表示应答域有效，反之为0；PSH：这个标志位表示Push操作。所谓Push操作就是指在数据包到达接收端以后，立即传送给应用程序，而不是在缓冲区中排队；RST：这个标志表示连接复位请求。用来复位那些产生错误的连接，也被用来拒绝错误和非法的数据包；SYN：表示同步序号，用来建立连接。SYN标志位和ACK标志位搭配使用，当连接请求的时候，SYN=1，ACK=0；连接被相应的时候，SYN=1，ACK= 1；这个标志的数据包经常被用来进行端口扫描。扫描者发送一个只有SYN的数据包，如果对方主机响应了一个数据包回来，就表明这台主机存在这个端口；但是由于这种扫描方式只是进行TCP三次握手的第一次握手，因此这种扫描的成功表示被扫描的机器不很安全，一台安全的主机将会强制要求一个连接严格的进行TCP的三次握手；FIN：表示发送端已经达到数据末尾，也就是说双方的数据传送完成，没有数据可以传送了，发送FIN标志位的TCP数据包后，连接将被断开。这个标志的数据包也经常被用于进行端口扫描。当一个FIN标志的TCP数据包发送到一台计算机的特定端口，如果这台计算机响应了这个数据，并且反馈回来一个RST标志的TCP包，就表明这台计算机上没有打开这个端口，但是这台计算机是存在的；如果这台计算机没有反馈回来任何数据包，这就表明，这台被扫描的计算机存在这个端口。*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。*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。*RST：复位标志复位标志有效。用于复位相应的TCP连接。*URG：紧急标志紧急(The urgent pointer) 标志有效。紧急标志置位，*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。*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。 .TCP的几个状态对于我们分析所起的作用。在TCP层，有个FLAGS字段，这个字段有以下几个标识：SYN, FIN, ACK, PSH, RST, URG.其中，对于我们日常的分析有用的就是前面的五个字段。它们的含义是：SYN表示建立连接，FIN表示关闭连接，ACK表示响应，PSH表示有 DATA数据传输，RST表示连接重置。其中，ACK是可能与SYN，FIN等同时使用的，比如SYN和ACK可能同时为1，它表示的就是建立连接之后的响应，如果只是单个的一个SYN，它表示的只是建立连接。TCP的几次握手就是通过这样的ACK表现出来的。但SYN与FIN是不会同时为1的，因为前者表示的是建立连接，而后者表示的是断开连接。RST一般是在FIN之后才会出现为1的情况，表示的是连接重置。一般地，当出现FIN包或RST包时，我们便认为客户端与服务器端断开了连接；而当出现SYN和SYN＋ACK包时，我们认为客户端与服务器建立了一个连接。PSH为1的情况，一般只出现在 DATA内容不为0的包中，也就是说PSH为1表示的是有真正的TCP数据包内容被传递。TCP的连接建立和连接关闭，都是通过请求－响应的模式完成的。
例如，pc1向pc2发送数据，该数据为5000字节，该数据到达传输层，使用tcp传输会给每个字节加一个序列号，序列号是从0~2的32次方之间随机产生的。比如该报文的第一个字节的序列号为x，第二个字节的序列号就是x+1，最后一个字节的编号就是x+4999。传输层在传送数据时如果数据比较大会进行分段传送，假设,100个字节分一个片段，那么第一个片段的第一个字节序列号肯定是X，最后一个字节的序列号就是x+99，那么就用X来表示该报文片段。第二个报文片段的序列号范围是X+100-----X+199，用X+100代表第二个报文片段。以此类推，第三个X+200---X+299。。。。。 当接收方收到第一个报文片段后，如果接受方正确的收到了第一个报文段就会发送一个确认，确认的目的就是表示准确的收到了一个报文，并通知发送方希望继续接受的报文段的序号是什么。如果接收方收到了第一个报文，该报文的序号是X到X+99，如果接受方还想继续接受第二个报文就需要向发送方发送确认号X+100，表示我准确的收到了X--X+99这段数据，我希望你从X+100这个序号继续发送。