TCPIP协议栈的封装过程

以传输层采用TCP或者UPD、网络层采用IP、链路层采用Ethernet为例。用户数据必须经过应用层协议封装后传递给传输层，传输层封装TCP头部，交给网络层，网络层再封装IP头部，再交给数据链路层，数据链路层封装Ethernet帧头和帧尾，交给物理层，物理层以比特流的形式将数据发送到物理线路上。其TCP/IP中报文的封装过程如图1所示。

TCP为应用程序提供一种面向连接的、可靠的服务。

1.面向连接的传输。

2.最大报文段长度。

3.传输确认机制。

4.首部和数据的校验和。

5.流量控制。

TCP使用IP作为网络协议，TCP数据段被封装在一个IP数据包内。TCP数据段由TCP Head（头部）和TCP Data（数据）组成。

TCP最多有60个字节的首部，如果没有任选字段，正常的长度是20字节。TCP Head如图3表示的一些字段组成，这里列出几个常用的字段。

16位源端口号： TCP会为源应用程序分配一个源端口号。

16位目的端口号： 目的应用程序的端口号。每个TCP段都包含源和目的端口号，用于寻找发端和收端应用程序。这两个值加上IP首部中的源端IP地址和目的端IP地址可以唯一确定一个TCP连接。

32位序列号： 用于标识从TCP发端想TCP收端发送的数据字节流。

32位确认序列号： 确认序列号包含发送确认的一段所期望收到的下一个序号。确认序号为上次成功收到数据序列号加1。

4位首部长度： 表示首部占32bit字的数目。因为TCP首部的最大长度为60字节。

16位窗口大小 ：表示接收端期望接收的字节，由于该字段为16位，因而窗口大小最大值为65535字节。

16位检验和： 检验和覆盖了整个TCP报文段，包括TCP首部和TCP数据。该值有发端计算和存储并由接收端进行验证。

TCP连接的建立是一个三次握手的过程。如图4所示。

1、请求端（通常也称为客户端）发送一个SYN段表示客户期望连接服务器端口，初始序列号为a。

2、服务器发回序列号为b的SYN段作为响应。同时设置确认序号为客户端的序列号加1（a+1）作为对客户端的SYN报文的确认。

3、客户端设置序列号为服务器端的序列号加1（b+1）作为对服务器端SYN报文段的确认。

这三个报文段完成TCP连接的建立。

TCP连接的建立是一个三次握手的过程，而TCP连接的终止则需要经过四次握手，如图5所示。

1、请求端（通常也称为客户端）想终止连接则发送一个FIN段，序列号设置为a。

2、服务器回应一个确认序列号为客户端的序列号加1（a+1）的ACK确认段，作为对客户端的FIN报文的确认。

3、服务器端向客户端发送一个FIN终止段（设置序列号为b，确认号为a+1）。

4、客户端返回一个确认报文（设置序列号为b+1）作为响应。

不同的协议层对数据包有不同的称谓，在传输层叫做段（segment），在网络层叫做数据报（datagram），在链路层叫做帧（frame）。数据封装成帧后发到传输介质上，到达目的主机后每层协议再剥掉相应的首部，最后将应用层数据交给应用程序处理。

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