大家好,我是小林 。
在网站上回答了很多人的问题 , 我发现很多人对 TCP 序列号和确认号的变化都是懵懵懂懂的,只知道三次握手和四次挥手过程中,ACK 报文中确认号要 +1,然后数据传输中 TCP 序列号和确认号的变化就不知道了 。
也有很多同学跟我反馈,希望我写一篇关于 TCP 序列号和确认号变化过程的文章 。大家别小看这个基础知识点 , 其实很多人都不知道的 。
所以,这次就跟大家聊聊以下过程中,TCP 序列号和确认号是如何变化的?
- 三次握手中 TCP 序列号和确认号的变化
- 数据传输中 TCP 序列号和确认号的变化
- 四次挥手中 TCP 序列号和确认号的变化
发送的 TCP 报文:
- 公式一:序列号 = 上一次发送的序列号 + len(数据长度) 。特殊情况 , 如果上一次发送的报文是 SYN 报文或者 FIN 报文 , 则改为 上一次发送的序列号 + 1 。
- 公式二:确认号 = 上一次收到的报文中的序列号 + len(数据长度) 。特殊情况,如果收到的是 SYN 报文或者 FIN 报文,则改为上一次收到的报文中的序列号 + 1 。
先给大家看看 TCP 序列号和确认号在 TCP 头部的哪个位置 。可以看到,这两个字段都是 32 位 。
![TCP 序列号和确认号是如何变化的?](http://img.zhejianglong.com/231019/0059225307-0.png)
文章插图
在这里插入图片描述
这里重点关注这三个字段的作用:
- 序列号:在建立连接时由内核生成的随机数作为其初始值 , 通过 SYN 报文传给接收端主机,每发送一次数据,就「累加」一次该「数据字节数」的大小 。用来解决网络包乱序问题 。
- 确认号:指下一次「期望」收到的数据的序列号,发送端收到接收方发来的 ACK 确认报文以后,就可以认为在这个序号以前的数据都已经被正常接收 。用来解决丢包的问题 。
- 控制位:用来标识 TCP 报文是什么类型的报文,比如是 SYN 报文、数据报文、ACK 报文,FIN 报文等 。
假设客户端的初始化序列号为 client_isn,服务端的初始化序列号为 server_isn,TCP 三次握手的流程如下:
![TCP 序列号和确认号是如何变化的?](http://img.zhejianglong.com/231019/005922Ma-1.png)
文章插图
在这里插入图片描述
在这里我们重点关注 , 下面这两个过程 。
服务端收到客户端的 SYN 报文后,会将 SYN-ACK 报文(第二次握手报文)中序列号和确认号分别设置为:
- 序列号设置为服务端随机初始化的序列号 server_isn 。
- 确认号设置为 client_isn + 1,服务端上一次收到的报文是客户端发来的 SYN 报文,该报文的 seq = client_isn,那么根据公式 2(_确认号 = 上一次收到的报文中的序列号 + len 。特殊情况,如果收到的是 SYN 报文或者 FIN 报文,则改为 + 1_),可以得出当前确认号 = client_isn + 1 。
- 序列号设置为 client_isn + 1 。客户端上一次发送报文是 SYN 报文,SYN 的序列号为 client_isn,根据公式 1(_序列号 = 上一次发送的序列号 + len 。特殊情况,如果上一次发送的报文是 SYN 报文或者 FIN 报文 , 则改为 + 1_),所以当前的序列号为 client_isn + 1 。
- 确认号设置为 server_isn + 1,客户端上一次收到的报文是服务端发来的 SYN-ACK 报文,该报文的 seq = server_isn , 那么根据公式 2(_确认号 = 收到的报文中的序列号 + len 。特殊情况,如果收到的是 SYN 报文或者 FIN 报文,则改为 + 1_),可以得出当前确认号 = server_isn + 1 。
为什么第二次和第三次握手报文中的确认号是将对方的序列号 + 1 后作为确认号呢?SYN 报文是特殊的 TCP 报文,用于建立连接时使用 , 虽然 SYN 报文不携带用户数据 , 但是 TCP 将 SYN 报文视为 1 字节的数据 , 当对方收到了 SYN 报文后,在回复 ACK 报文时,就需要将 ACK 报文中的确认号设置为 SYN 的序列号 + 1 , 这样做是有两个目的:
- 告诉对方 , 我方已经收到 SYN 报文 。
- 告诉对方 , 我方下一次「期望」收到的报文的序列号为此确认号,比如客户端与服务端完成三次握手之后 , 服务端接下来期望收到的是序列号为 client_isn + 1 的 TCP 数据报文 。
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