更好阅读体验：《理解 TCP 和 UDP》— By Gitbook
TCP 是面向字节流的，但传送的数据单元却是报文段。
什么是报文？
例如一个 100kb 的 HTML 文档需要传送到另外一台计算机，并不会整个文档直接传送过去，可能会切割成几个部分，比如四个分别为 25kb 的数据段。
而每个数据段再加上一个 TCP 首部，就组成了 TCP 报文。
一共四个 TCP 报文，发送到另外一个端。
另外一端收到数据包，然后再剔除 TCP 首部，组装起来。
等到四个数据包都收到了，就能还原出来一个完整的 HTML 文档了。
在 OSI 的七层协议中，第二层（数据链路层）的数据叫「Frame」，第三层（网络层）上的数据叫「Packet」，第四层（传输层）的数据叫「Segment」。
TCP 报文 (Segment)，包括首部和数据部分。
而 TCP 的全部功能都体现在它首部中各字段的作用，只有弄清 TCP 首部各字段的作用才能掌握 TCP 的工作原理。
TCP 报文段首部的前20个字节是固定的，后面有 4N 字节是根据需要而增加的。
下图是把 TCP 报文中的首部放大来看。
TCP 的首部包括以下内容：
- 源端口 source port
- 目的端口 destination port
- 序号 sequence number
- 确认号 acknowledgment number
- 数据偏移 offset
- 保留 reserved
- 标志位 tcp flags
- 窗口大小 window size
- 检验和 checksum
- 紧急指针 urgent pointer
- 选项 tcp options
下面展开来描述个字段的意义和作用。
TCP 首部各字段的意义和作用
源端口和目的端口 Port
各占 2 个 字节，共 4 个字节。
用来告知主机该报文段是来自哪里以及传送给哪个应用程序（应用程序绑定了端口）的。
进行 TCP 通讯时，客户端通常使用系统自动选择的临时端口号，而服务器则使用知名服务端口号。
序号 Sequence Number
占 4 个字节。
TCP 是面向字节流的，在一个 TCP 连接中传输的字节流中的每个字节都按照顺序编号。
例如 100 kb 的 HTML 文档数据，一共 102400 (100 * 1024) 个字节，那么每一个字节就都有了编号，整个文档的编号的范围是 0 ~ 102399。
序号字段值指的是本报文段所发送的数据的第一个字节的序号。
那么 100 的 HTML 文档分割成四个等分之后，
第一个 TCP 报文段包含的是第一个 25kb 的数据，0 ~ 25599 字节， 该报文的序号的值就是：0
第二个 TCP 报文段包含的是第二个 25kb 的数据，25600 ~ 51199 字节，该报文的序号的值就是：25600
……
根据 8 位 = 1 字节，那么 4 个字节可以表示的数值范围：[0, 2^32]，一共 2^32 (4294967296) 个序号。
序号增加到最大值的时候，下一个序号又回到了 0.
也就是说 TCP 协议可对 4GB 的数据进行编号，在一般情况下可保证当序号重复使用时，旧序号的数据早已经通过网络到达终点或者丢失了。
确认号 Acknowledgemt Number
占 4 个字节。
表示期望收到对方下一个报文段的序号值。
TCP 的可靠性，是建立在「每一个数据报文都需要确认收到」的基础之上的。
就是说，通讯的任何一方在收到对方的一个报文之后，都要发送一个相对应的「确认报文」，来表达确认收到。
那么，确认报文，就会包含确认号。
例如，通讯的一方收到了第一个 25kb 的报文，该报文的 序号值=0，那么就需要回复一个确认报文，其中的确认号 = 25600.
数据偏移 Offset
占 0.5 个字节 (4 位)。
这个字段实际上是指出了 TCP 报文段的首部长度 ，它指出了 TCP报文段的数据起始处 距离 TCP报文的起始处 有多远。（注意 数据起始处 和 报文起始处 的意思）
一个数据偏移量 = 4 byte，由于 4 位二进制数能表示的最大十进制数字是 15，因此数据偏移的最大值是 60 byte，这也侧面限制了 TCP 首部的最大长度。
保留 Reserved
占 0.75 个字节 (6 位)。
保留为今后使用，但目前应置为 0。
标志位 TCP Flags
标志位，一共有 6 个，分别占 1 位，共 6 位 。
每一位的值只有 0 和 1，分别表达不同意思。
紧急 URG (Urgent)
当 URG = 1 的时候，表示紧急指针（Urgent Pointer）有效。
它告诉系统此报文段中有紧急数据，应尽快传送，而不要按原来的排队顺序来传送。
URG 要与首部中的 紧急指针 字段配合使用。
确认 ACK (Acknowlegemt)
当 ACK = 1 的时候，确认号（Acknowledgemt Number）有效。
一般称携带 ACK 标志的 TCP 报文段为「确认报文段」。
TCP 规定，在连接建立后所有传送的报文段都必须把 ACK 设置为 1。
推送 PSH (Push)
当 PSH = 1 的时候，表示该报文段高优先级，接收方 TCP 应该尽快推送给接收应用程序，而不用等到整个 TCP 缓存都填满了后再交付。
复位 RST (Reset)
当 RST = 1 的时候，表示 TCP 连接中出现严重错误，需要释放并重新建立连接。
一般称携带 RST 标志的 TCP 报文段为「复位报文段」。
同步 SYN (SYNchronization)
当 SYN = 1 的时候，表明这是一个请求连接报文段。
一般称携带 SYN 标志的 TCP 报文段为「同步报文段」。
在 TCP 三次握手中的第一个报文就是同步报文段，在连接建立时用来同步序号。
对方若同意建立连接，则应在响应的报文段中使 SYN = 1 和 ACK = 1。
终止 FIN (Finis)
当 FIN = 1 时，表示此报文段的发送方的数据已经发送完毕，并要求释放 TCP 连接。
一般称携带 FIN 的报文段为「结束报文段」。
在 TCP 四次挥手释放连接的时候，就会用到该标志。
窗口大小 Window Size
占 2 字节。
该字段明确指出了现在允许对方发送的数据量，它告诉对方本端的 TCP 接收缓冲区还能容纳多少字节的数据，这样对方就可以控制发送数据的速度。
窗口大小的值是指，从本报文段首部中的确认号算起，接收方目前允许对方发送的数据量。
例如，假如确认号是 701 ，窗口字段是 1000。这就表明，从 701 号算起，发送此报文段的一方还有接收 1000 （字节序号是 701 ~ 1700） 个字节的数据的接收缓存空间。
校验和 TCP Checksum
占 2 个字节。
由发送端填充，接收端对 TCP 报文段执行 CRC 算法，以检验 TCP 报文段在传输过程中是否损坏，如果损坏这丢弃。
检验范围包括首部和数据两部分，这也是 TCP 可靠传输的一个重要保障。
紧急指针 Urgent Pointer
占 2 个字节。
仅在 URG = 1 时才有意义，它指出本报文段中的紧急数据的字节数。
当 URG = 1 时，发送方 TCP 就把紧急数据插入到本报文段数据的最前面，而在紧急数据后面的数据仍是普通数据。
因此，紧急指针指出了紧急数据的末尾在报文段中的位置。
参考
《后台开发 核心技术与应用实践》
《计算机网络》ect/2970300/)
