IP /TCP协议及握手过程和数据包格式中级详解

IP路由选择过程：

TCP数据包(TCP Datagram)：

传输控制协议TCP是一种提供可靠数据传输的通行协议，他在网络协议模块和TCP模块之间传输，TCP数据包分TCP包头和数据两个部分。TCP数据是被封装在IP数据包中的，和udp类似，在IP数据包的数据部分。TCP包头包含了源端口、目的端口、序列号、确认序列号、头部长度、码元比特、窗口、校验和、紧急指针、可选项、填充位和数据区，在发送数据时，应用层数据传输到传输层，加上TCP的TCP包头，数据就构成了包文。报文式网际层IP的数据，如果再加上IP首部，就构成了IP数据包。TCP包头结构定义如下：

typedef struct HeadTCP{ 
 WORD SourcePort ; //16位源端口号 
 WORD DePort ；// 16位目的端口号 
 DWORD SequenceNo ；//32位序列号 
 DWORD ConfirmNo ;// 32位确认序列号 
 BYTE HeadLen ; //与Flag为一个组成部分，首部长度，占4位，保留6位，6位表示，共16位 
 BYTE Flag; 
 WORD WndSize ; //16位窗口大小 
 WORD CheckSum ; //16位校验和 
 WORD UrgPrt;// 16位紧急指针 
 }HeadTCP; 

TCP提供了一个完全可靠的、面向连接的、全双工的(包含两个独立且方向相反的连接)流传输服务，允许两个应用程序建立一个连接，并在全双工方向上发送数据，然后终止连接。每一个TCP连接可靠的建立并完善地终止，在终止发生前，所有数据都会被可靠地传送。

TCP比较有名的概念是3次握手，所谓3次握手指通信双方批次交换3次信息。3次握手是在数据包丢失、重复和延迟的情况下，确保通信双方信息交换确定性的充分必要条件。

TCP/IP 三次握手建立连接：

第一次握手：客户端--发送----syn包(seq=x)-----服务器--进入SYN_END状态，等待服务器确认;

第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN(ack=x+1),同时自己也发送一个SYN包(seq=x)，即SYN+ACK包，，此时服务器进入SYN——RECV状态;

第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=y+1),此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED状态，完成握手，连接建立。

注：握手时，发送的包不包括数据;连接建立后，才开始正式传输数据。在主动关闭连接之前，TCP连接将会被一直保持下去。

数据传输机制：

1. 超时重传：该机制用来保证TCP传输的可靠性。

2.快速重输：发送端在收到连续的丢包信息后，立即启动重传，节约等待超时时间。

3.流量控制：TCP滑动窗流量控制。滑动窗可以是提高TCP传输效率的一种机制。

4.拥塞控制：基于整个网络考虑的，拥堵策略算法主要包括:慢启动，拥塞避免，拥塞发生，快速恢复。

TCP四次握手断开连接：

第一次握手：主断方发送一个FIN，通知被断方：我即将关闭数据传输通道。此时主断方还可接收数据。

第二次握手：被断方收到FIN包后，发送一个ACK给主断方，确认序号为收到的序号+1(与SNK相同，一个FIN占用一个序号)。

第三次握手：被断方发送一个FIN，通知主动方：我即将关闭数据传输通道。

第四次握手：主断方收到FIN后，发送一个ACK给被断方，确认序号为收到的序号+1，通道双方断开。四次挥手完成 。

注：可靠传输服务软件都是面向数据流的。

UDP数据包：

用户数据包协议UDP是一个面向无连接的协议，采用该协议后，两个应用程序不需要建立连接，他为应用程序提供一次向的数据传输服务。UDP协议工作在网际协议模块与UDP模块之间，不提供差错恢复，不能提供数据重传，所以使用UDP协议的应用程序都比较复杂，例如DNS(域名解析服务)应用程序。UDP数据包包头结构如下：

typedef struct HeadUDP { 
 WORD SourcePort ;// 16位端口号 
 WORD DePort ; //16位目的端口 
 WORD Len；//16位UDP长度 
 WORD ChkSum;// 16位UDP校验和 
}HeadUDP; 

UDP数据包分为伪首部和首部两个部分。

首部包含原IP地址、目标IP地址、协议字、UDP长度、源端口、目的端口、包文长度、校验和、数据区，是为了计算和检验而设置的。

伪首部包含IP首部一些字段，其目的是让UDP两次检查数据是否正确到达目的地。使用UDP协议时，协议字为17，包文长度包括头部和数据区的总长度，最小8个字节。校验和是以16为单位，各位求补(首位为符号位)将和相加，然后再求补。

（编辑：核心网）

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