网络基础：TCP报文段格式

目录

一、理论

1.TCP报文段完整格式

2.TCP报文首部各字段

         3.三次握手与四次挥手

二、实验

1.华为系统测试2台主机连通

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一、理论

1.TCP报文段完整格式

TCP通过数据段的交互来建立连接、传输数据、发出确认、进行差错控制、流量控制及关闭连接。整个TCP数据段也分为“数据段头”和“数据”两部分，“数据段头”是TCP为了实现端到端可靠传输而加上的TCP控制信息，而“数据”部分则是由高层（即TCP/IP体系结构中的应用层）来的用户数据。但由于TCP只有一种TPDU格式，所有类型的数据段格式都统一在TCP数据段格式中，不同类型数据段是通过其中的多个控制位来实现的。

TCP 报文是 TCP 层传输的数据单元，也称为报文段。TCP报文段包括TCP首部（20字节）、TCP数据。

表1  TCP报文段完整格式

首 部	固定 部分	源端口号 （16位）								目标端口号 （16位）
		序号 （32位）
		确认号 （32位）
		首部长度（4位）	保留 （6位）	U R G	A C K	P S H	R S T	S Y N	F  I N	窗口大小 （16位）
		校验和 （16位）								紧急指针 （16位）
	可变 部分	选项
		数据部分

2.TCP报文首部各字段

TCP报文首部各字段功能。

  表2  TCP报文首部各字段

字段名	占用位数	功能
源端口号	16	写入源端口，表示来源的进程
目标端口号	16	写入目标端口，表示目标的进程
序号	32	本报文段所发送数据的第一个字节的编号
确认号	32	接收方期望收到发送方下一个报文段的第一个字节数据的编号
首部长度	4	TCP报文段的首部长度
保留	6	保留今后使用
控制位	6	URG（紧急位） ACK（确认位） PSH（急切位） RST（重置位） SYN（同步位） FIN（断开位）
窗口大小	16	现在允许对方发送的数据量
校验和	16	校验首部和数据这两部分
紧急指针	16	本报文段中紧急数据的字节数
选项	长度可变	可选报头设置

3.三次握手与四次挥手

（1）概念

TCP的三次握手和四次挥手实质就是TCP通信的连接和断开。

三次握手：为了对每次发送的数据量进行跟踪与协商，确保数据段的发送和接收同步，根据所接收到的数据量而确认数据发送、接收完毕后何时撤消联系，并建立虚连接。

四次挥手：即终止TCP连接，就是指断开一个TCP连接时，需要客户端和服务端总共发送4个包以确认连接的断开。

（2）三次握手

TCP协议位于传输层，作用是提供可靠的字节流服务，为了准确无误地将数据送达目的地，TCP协议采纳三次握手策略。

三次握手原理：

第1次握手：客户端发送一个带有SYN（synchronize）标志的数据包给服务端；

第2次握手：服务端接收成功后，回传一个带有SYN/ACK标志的数据包传递确认信息，表示我收到了；

第3次握手：客户端再回传一个带有ACK标志的数据包，表示我知道了，握手结束。

其中：SYN标志位数置1，表示建立TCP连接；ACK标志表示验证字段。
 

(3)四次挥手

由于TCP连接是全双工的，因此每个方向都必须单独进行关闭。这原则是当一方完成它的数据发送任务后就能发送一个FIN来终止这个方向的连接。收到一个 FIN只意味着这一方向上没有数据流动，一个TCP连接在收到一个FIN后仍能发送数据。首先进行关闭的一方将执行主动关闭，而另一方执行被动关闭。

四次挥手原理：

第1次挥手：客户端发送一个FIN，用来关闭客户端到服务端的数据传送，客户端进入FIN_WAIT_1状态；

第2次挥手：服务端收到FIN后，发送一个ACK给客户端，确认序号为收到序号+1（与SYN相同，一个FIN占用一个序号），服务端进入CLOSE_WAIT状态；

第3次挥手：服务端发送一个FIN，用来关闭服务端到客户端的数据传送，服务端进入LAST_ACK状态；

第4次挥手：客户端收到FIN后，客户端t进入TIME_WAIT状态，接着发送一个ACK给Server，确认序号为收到序号+1，服务端进入CLOSED状态，完成四次挥手。

其中：FIN标志位数置1，表示断开TCP连接。
 

（4）状态名词解释

状态	功能
LISTEN	等待从任何远端TCP 和端口的连接请求。
SYN_SENT	发送完一个连接请求后等待一个匹配的连接请求。
SYN_RECEIVED	发送连接请求并且接收到匹配的连接请求以后等待连接请求确认。
ESTABLISHED	表示一个打开的连接，接收到的数据可以被投递给用户。连接的数据传输阶段的正常状态。
FIN_WAIT_1	等待远端TCP 的连接终止请求，或者等待之前发送的连接终止请求的确认。
FIN_WAIT_2	等待远端TCP 的连接终止请求。
CLOSE_WAIT	等待本地用户的连接终止请求。
CLOSING	等待远端TCP 的连接终止请求确认。
LAST_ACK	等待先前发送给远端TCP 的连接终止请求的确认（包括它字节的连接终止请求的确认）
TIME_WAIT	等待足够的时间过去以确保远端TCP 接收到它的连接终止请求的确认。 两个存在的理由：可靠的实现tcp全双工连接的终止；                            允许老的重复分节在网络中消逝。

二、实验

1.华为系统测试2台主机连通

（1）拓扑图

（2）主机IPv4配置

       ① PC1配置

 

       ② PC2配置

 （3）命令

       ① G0/0/1 接口配置

       ② G0/0/2 接口配置

 （4）测试连通