TCP 协议学习笔记——数据结构
参考资料：
TCP Header
0 1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Source Port | Destination Port |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Sequence Number |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Acknowledgment Number |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Data | |N|C|E|U|A|P|R|S|F| |
| | RSV | |W|C|R|C|S|S|Y|I| Window size |
| Offset| |S|R|E|G|K|H|T|N|N| |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Checksum | Urgent Pointer |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Options | Padding |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| payload |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| 字段 | 长度 | 说明 |
|---|---|---|
| Source Port | 16 bits | 源端口 |
| Destination port | 16 bits | 目标端口 |
| Sequence Number | 32 bits | |
| Acknowledgment Number | 32 bits | |
| Data Offset | 4 bits | |
| Reserved | 3 bits | 保留位，默认为 0 |
| Flags | 9 bits | |
| Window size | 16 bits | |
| Checksum | 16 bits | |
| Urgent pointer | 16 bits | |
| Options | 0 ~ 320 bits | |
| Padding | 0 ~ 31 bits | 确保 TCP Header 大小为 32 bits 的整数倍 |
Checksum
TCP 使用校验和的方式校验，长度为 16 bits，需要包括一个伪头部。
伪头部(Pseudo-Header)
+--------+--------+--------+--------+
| Source Address |
+--------+--------+--------+--------+
| Destination Address |
+--------+--------+--------+--------+
| zero | PTCL | TCP Length |
+--------+--------+--------+--------+
| 字段 | 长度 | 说明 |
|---|---|---|
| Source Address | 32 bits | 源地址 |
| Destination Address | 32 bits | 目标地址 |
| zero | 8 bits | 0 填充 |
| PTCL | 8 bits | TCP 协议号 |
| TCP Length | 16 bits | TCP 长度 |
其中 Source Address 与 Destination Address 来 IP Header，TCP 协议号为 0x06 (List of IP protocol numbers) ，TCP Length 为 TCP Header + Payload 的长度（不包含 Pseudo-Header）
from struct import pack
def pseudo_header(src_addr:int,dst_addr:int,length:int)->bytes:
zero_padding = 0
protocol_num = 0x06
header = pack('!LLBBH',src_addr,dst_addr,zero_padding,protocol_num,length)
return header
计算方法
0 1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Pseudo-Header |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Header |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
/ Payload /
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
将 Pseudo-Header、TCP Header、TCP Payload 按 16 bits 分段，如果最后一个段不满 16 bits，则使用 0 填充，在计算 Checksum 时 TCP Header 中的 Checksum 替换为 0。