TCP协议和UDP协议的头格式

发布时间： 2022-04-14

TCP协议和UDP协议的头格式，当数据的发送方和接收方在传输层用TCP段进行数据传输与交换时，每一个TCP段都包含一个固定的20字节的段头。

TCP段头由20字节的固定头和一些可选项组成。实际数据部分最多可以有65495字节，65535-65495=40(字节)，这40字节包括20字节的IP包头和20字节的TCP段头。而确认包和控制包一般不包含数据部分，这样是完全可以的。

由于TCP协议要保证数据传输的可靠性，因此为数据段封装TCP头比封装UDP头要复杂，图1给出了TCP头的格式。

图1 TCP头的格式

表1给出了TCP头的格式中各个域的作用。

表1 TCP头的格式中各个域的作用



从表1我们可以知道以下几点内容。

● 源端口和目的端口字段标识了通信双方的应用程序所分配到的端口。通过它们可以区分不同的会话。

● 序列号在TCP流中起到标识数据包的作用，这在通信双方发送、接收时很重要，如果序列号不正确，会造成延迟和重传。确认号的作用和序列号差不多，但确认号是数据的接收方用来表示希望接收的下一个数据段的。

● TCP头长字段为四个字节，表示出实际整个TCP头的大小，它是可变的。实际上，TCP头长字段的作用是标识实际数据在TCP数据包中的起始位置。TCP头长字段后面的六位为空位，是保留字段。它在TCP协议设计初期就已经存在，是为了更正设计中的错误而保留的。

● 窗口值字段表明了接收方接收缓冲区的大小。这个字段是可变的，要根据通信双方的实际情况而定，窗口大小字段也可以为0。

● 校验和字段是TCP协议具有高可靠性的保证。当接收方收到数据包时，会使用该校验和进行校验，以确定数据段在网络传输过程中没有损坏。

● 紧急位字段表明紧急位的大小，是指从当前顺序号到紧急数据位置的偏移量。紧急位的设置避免了发送中断信息而引起TCP进入中断排查状态，同时既允许发送方往接收方发送信号，又代替了中断信息的发送，提高了协议本身在应对突发事件时的应对效率。

● 可选项字段在普通TCP段头中并不包括，只是在需要额外设置时才使用。例如，利用该字段可以设置通信双方的较大负载能力。如果不进行设置，会使发送方的TCP负载能力小于互联网络上其他的接收方的能力。由于通信双方会采用二者中较小的TCP负载能力作为传输标准，从而造成了互联网络使用效率的降低。图2给出了UDP头的格式。

图2 UDP头的格式

UDP数据包格式和TCP数据包格式非常相似，但结构相对简单。源端口和目的端口字段的作用和TCP中的一样，也是用来标识通信两端的接入点。UDP长度字段的作用是指明8字节的头部和数据部分的长度。由于UDP不提供传输的可靠性，所以也不含有TCP头中常见的一些标志位。表2给出了UDP头格式中各个域的作用。

表2 UDP头的格式中各个域的作用


UDP校验和包括UDP头部和数据部分。这一点和TCP一样，但UDP的校验和是可选的，而TCP的校验和是必需的。检验和算法是把若干个16位字相加，但是UDP数据包的长度可以为奇数字节，必要时可以在最后增加填充字节0，但不会被发送，这只是为了校验和的计算。UDP校验和是一个端到端的校验和。它由发送方计算，然后由接收方验证。

其目的是为了发现UDP头部和数据在发送方到接收方之间发生的任何改动。虽然UDP校验和是可选的，但是应该一直使用。

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