- TCP包结构
一个TCP包结构如下:
一个TCP包主要由TCP包头和数据部分组成，包头固定部分为20字节，选项和数据部分根据实际情况设置为4N（N可以为0）字节。
1.16bit源端口和目的端口号，它可以确认数据的传输方向（暂不考虑更底层的包）
2.32bit序号，它是为TCP包中数据部分进行编号的部分。假设要发送的数据有100M,由于受MSS（ Maximum Segment Size 最大报文段长度）限制，一个TCP包是不可能传输完这100M的数据，于是需要将数据拆分，为了确保拆分传输后的数据能在接收端正确的拼接，就需要对每个拆分的数据包进行编号来传输。这样，这个32位的序号指的就是本包数据部分第一个字节是这个100M数据中的第多少个字节。例如:假设发送第一个包时，先取出这100M数据的前面1024个字节发送，这时这个包中32位序号就是1，然后取下一个1024字节传输，这个时候的数据部分的第一个字节是这100M数据的第1025个字节，所以这第二TCP包中32位的序列号就应该为1025。当序号超过2^32时，进行一个轮回，重新从0开始计数。
3.32bit确认序号，和上面的32位序号类似，只不过它指的是期望收到的下一个包的数据部分的编号。
4.4bit首部长度，单位为4字节，指的是一个TCP包中除去数据部分的长度，也就是包头固定部分+选项部分的长度，2^4 -1 = 15， 15*4字节=60字节，即包头固定部分为20字节，选项最多可以为40字节。
5.标识位：
URG:.........
ACK:TCP包的应答位
PSH:TCP包中有数据需要尽快传递给应用层使用，而不是将数据进行缓冲，等到缓冲区满了再投递给应用层。
RST:..........
SYN:TCP包的同步位
FIN:表示数据传输已经完成，释放连接。
- TCP三次握手
TCP三次握手过程:
测试代码，server端:
1 #include <stdio.h>
2 #include <string.h>
3 #include <sys/types.h>
4 #include <sys/socket.h>
5 #include <netinet/in.h>
6
7 int main ( int argc, char *argv[] )
8 {
9 int ret,rn;
10 int socketfd,acfd;
11 int socklen;
12 char buf[1024];
13
14 struct sockaddr_in hostaddr;
15 struct sockaddr_in clientaddr;
16
17 socketfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
18 if ( socketfd < 0 )
19 {
20 perror("socket");
21 return -1;
22 }
23
24 memset((void *)&hostaddr, 0, sizeof(hostaddr));
25 hostaddr.sin_family = AF_INET;
26 hostaddr.sin_port = htons(6666);
27 hostaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
28
29 ret = bind(socketfd, (struct sockaddr *)&hostaddr, sizeof(hostaddr));
30 if ( ret < 0 )
31 {
32 perror("bind");
33 close(socketfd);
34 return -1;
35 }
36
37 ret = listen(socketfd, 5);
38 if ( ret < 0 )
39 {
40 perror("listen");
41 close(socketfd);
42 return -1;
43 }
44
45 socklen = sizeof(struct sockaddr);
46 acfd = accept(socketfd, (struct sockaddr *)&clientaddr, &socklen);
47 if ( acfd < 0 )
48 {
49 perror("accept");
50 close(socketfd);
51 return -1;
52 }
53
54 while (1)
55 {
56 memset(buf, 0x0, sizeof(buf));
57 rn = read(acfd, buf, sizeof(buf));
58 if ( rn < 0 )
59 {
60 perror("read");
61 continue;
62 }
63 printf("%s\n",buf);
64 }
65 close(socketfd);
66 return 0;
67 }
client端:
1 #include <stdio.h>
2 #include <string.h>
3 #include <unistd.h>
4 #include <sys/types.h>
5 #include <sys/socket.h>
6 #include <netinet/in.h>
7
8 #define REQURE "hi,can you see me?"
9
10 int main ( int argc, char *argv[] )
11 {
12 int ret;
13 int socketfd,acfd;
14 int socklen;
15 struct sockaddr_in hostaddr;
16
17 socketfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
18 if ( socketfd < 0 )
19 {
20 perror("socket");
21 return -1;
22 }
23
24 memset((void *)&hostaddr, 0, sizeof(hostaddr));
25 hostaddr.sin_family = AF_INET;
26 hostaddr.sin_port = htons(6666);
27 hostaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
28
29 socklen = sizeof(struct sockaddr);
30 acfd = connect(socketfd, (struct sockaddr *)&hostaddr, sizeof(hostaddr));
31 if ( acfd < 0 )
32 {
33 perror("connect");
34 close(socketfd);
35 return -1;
36 }
37
38 while (1)
39 {
40 sleep(10);
41 write(socketfd, REQURE, sizeof(REQURE));
42 }
43 close(socketfd);
44 return 0;
45 }
这是CS间一对一的连接方式，一发一收。先运行server端，在accept下一行下断点，再运行client端，在connet的下一行下断点，使用wireshark抓包，过滤端口为6666的tcp包 tcp.port == 6666 ，运行，再断点处停下来时，可以看到抓到了3个包:
这就是TCP三次握手的3个包，TCP的握手是发生在client端进行connect时。对于握手包的Sequence number和Acknowledgment number我理解为三次握手的包序。
第一次握手：
client:"server，我要找你了!（SYN == 1），这是我第一次和你说话（Seq num == 0）" ,TCP包如下：
可以看到Source port:33335,Destination port:6666,说明是C--->S这个方向传输的，Sequence为0，SYN被置位，没有数据部分。
第二次握手:
server:"client我听到你叫我了(ACK = = 1),你听到我的回应了吗（SYN == 1）？,这是我第一次和你说话（Seq num == 0）,我等你第二次和我说话(Ack num == 1)"，TCP包如下:
可以看到Source port:6666,Destination port:33335,说明是S--->C这个方向传输的，Sequence num为0，Ack num为 1，SYN，ACK被置位，没有数据部分。
第三次握手：
clinet:"server,知道你听到我了（ACK == 1），我们可以开聊了，这是我第二次和你说话（Seq num == 1）,我等你和我第二次说话(Ack num == 1)"
可以看到Source port:33335,Destination port:6666,说明是C--->S这个方向传输的，Sequence num为1，Ack num为 1，ACK被置位，没有数据部分。