TCP頭結(jié)構(gòu)
TCP頭結(jié)構(gòu)
TCP協(xié)議頭最少20個字節(jié)，包括以下的區(qū)域（由于翻譯不禁相同，文章中給出相應(yīng)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?shù)哪康摹＿@個端口指明報文接收計算機上的應(yīng)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(xiàn)，序列碼實際上是初始序列碼（ISN），而第一個數(shù)據(jù)字節(jié)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(yīng)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(shè)置了ACK控制位，這個值表示一個準備接收的包的序列碼。
數(shù)據(jù)偏移量(HLEN)：4位包括TCP頭大小，指示何處數(shù)據(jù)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(yīng)答標志、推、重置連接標志、同步序列號標志、完成發(fā)送數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)段的大小。
校驗位(Checksum)：16位TCP頭。源機器基于數(shù)據(jù)內(nèi)容計算一個數(shù)值，收信息機要與源機器數(shù)值 結(jié)果完全一樣，從而證明數(shù)據(jù)的有效性。
優(yōu)先指針（緊急,Urgent Pointer）：16位，指向后面是優(yōu)先數(shù)據(jù)的字節(jié)，在URG標志設(shè)置了時才有效。如果URG標志沒有被設(shè)置，緊急域作為填充。加快處理標示為緊急的數(shù)據(jù)段。
選項(Option)：長度不定，但長度必須以字節(jié)。如果 沒有 選項就表示這個一字節(jié)的域等于0。
填充：不定長，填充的內(nèi)容必須為0，它是為了數(shù)學(xué)目的而存在。目的是確保空間的可預(yù)測性。保證包頭的結(jié)合和數(shù)據(jù)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(shù)倍。
＜附圖是用SNIFFER抓的一個包頭結(jié)構(gòu)＞
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(yīng)答號：47 fd 37 50 數(shù)據(jù)偏移量：50 保留：
標志位：18 窗口：ff 1f 校驗位：05 a5
優(yōu)先指針：00 00 選項： 填充：（余下的205字節(jié)為TCP數(shù)據(jù)）
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(shù)情況下該標志位是置位的。TCP報頭內(nèi)的確認編號欄內(nèi)包含的確認編號(w+1，F(xiàn)igure：1)為下一個預(yù)期的序列編號，同時提示遠端系統(tǒng)已經(jīng)成功接收所有數(shù)據(jù)。
PSH：推標志
該標志置位時，接收端不將該數(shù)據(jù)進行隊列處理，而是盡可能快將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)由應(yīng)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(fù)位標志 復(fù)位標志有效。用于復(fù)位相應(yīng)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(wù)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(shù)器。通過TCP連接交換的數(shù)據(jù)中每一個字節(jié)都經(jīng)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(jié)的序列編號。
FIN：結(jié)束標志
帶有該標志置位的數(shù)據(jù)包用來結(jié)束一個TCP回話，但對應(yīng)端口仍處于開放狀態(tài)，準備接收后續(xù)數(shù)據(jù)。服務(wù)端處于監(jiān)聽狀態(tài)，客戶端用于建立連接請求的數(shù)據(jù)包(IP packet)按照TCP/IP協(xié)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(yīng)的TCP和IP報頭，將這些信息存儲到內(nèi)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(xié)議控制塊(PCB{})：TCP查找與該連接相關(guān)聯(lián)的協(xié)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(jiān)聽情況下的機制)
如果該協(xié)議控制塊存在，但狀態(tài)為關(guān)閉，服務(wù)端不調(diào)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(jiān)聽狀態(tài)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(fā)生，會通過標志位來拆除相應(yīng)的socket和釋放內(nèi)存，TCP連接失敗。如果緩存隊列處于填滿狀態(tài)，TCP認為有錯誤發(fā)生，所有的后續(xù)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(yīng)的內(nèi)存。
發(fā)送序列變量
SND.UNA ： 發(fā)送未確認
SND.NXT ： 發(fā)送下一個
SND.WND ： 發(fā)送窗口
SND.UP ： 發(fā)送優(yōu)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(fā)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(yōu)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(yōu)先級
CLOSED表示沒有連接，各個狀態(tài)的意義如下：
LISTEN ： 監(jiān)聽來自遠方TCP端口的連接請求。
SYN-SENT ： 在發(fā)送連接請求后等待匹配的連接請求。
SYN-RECEIVED ： 在收到和發(fā)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(shù)據(jù)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(fā)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(fā)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(tài)。
TCP連接過程是狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，促使發(fā)生狀態(tài)轉(zhuǎn)換的是用戶調(diào)用：OPEN，SEND，RECEIVE，CLOSE，ABORT和STATUS。傳送過來的數(shù)據(jù)段，特別那些包括以下標記的數(shù)據(jù)段SYN，ACK，RST和FIN。還有超時，上面所說的都會時TCP狀態(tài)發(fā)生變化。
序列號：請注意，我們在TCP連接中發(fā)送的字節(jié)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(fā)送了的但未確認的序列號。
②決定所有的序列號都已經(jīng)收到了。
③決定下一個段中應(yīng)該包括的序列號。
對于發(fā)送的數(shù)據(jù)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(fā)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(shù)據(jù)段的第一個序列號。
SEG.LEN = 數(shù)據(jù)段中包括的字節(jié)數(shù)。
SEG.SEQ+SEG.LEN-1 = 數(shù)據(jù)段的最后一個序列號。
如果一個數(shù)據(jù)段的序列號小于等于確認號的值，那么整個數(shù)據(jù)段就被確認了。而在接收數(shù)據(jù)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