用 Wireshark 让你看见 TCP 到底是什么样

前言

当你看到这篇文章时，你只能看到已经渲染好的文字和图像，而网络数据的交互对我们来说，却是看不见的，所以学习计算机网络原理的时候就会觉得非常的抽象，这一度让我苦恼。

而且网络数据交换真实的模样，到底是不是真的如大多数文章所描绘的一样？

这些疑问让我早就想干这件事了。

所以不如就去看看离我们最近的协议 TCP 到底长什么样？

为了能“看见”TCP，我们需要借助 Wireshark 分析网络的利器。

Wireshark 是 Windows 最常用的网络抓包和分析工具，称得上手好剑大利器把我们对数据包一目了然。 （也是分析网络性能必不可少的利器）

如果是在 Linux 上网络抓包，那可以使用 tcpdump。

（分析网络的工具还有很多，但是工具只是手段，重要的是能实现目的）

初试牛刀：解析各层协议栈

我们可以先在浏览器请求一个网址（xxx.com），然后通过 Wireshark 就可以直观的看到分析数据包的页面，其中就展示了各个网络包的头部信息。

如下图所示，协议一栏可以看到，我们这次抓包主要是 TCP 协议。

接下来，选中某一个网络包后，在下面可以清楚的看到有网络包的各行信息，分别对应TCP/IP协议的不同层级。以下图为例，分别表示：物理层、数据链路层、网络层、传输层。

应用层如果有数据会显示第5层，即一共会出现5层。

可以对应到我们之前的TCP/IP模型。

• 应用层
• 传输层
• 网络层
• 网络接口层

然后，接着再往下，可以更清楚的看到各行信息其实就是各层协议栈的详细信息。

数据链路层 里的 MAC 头信息，以及源 MAC 地址和目标 MAC 地址字段等等；

IP 层 里看到 IP 头信息，以及Version 4 表示的是IPv4协议（互联网通信协议第四版），Src Port 表示的是网卡的ip地址，Dst Port表示服务器的ip ，以及包长度等 IP 协议的各个字段的值和含义；

还有 TCP 层 里看到 TCP 头信息（这个我们后面展开细说）；

Wireshark 让我们看到了各个分层的方式，以及每一层都有一个字段指向上一层，表明上一层是什么协议。

因为发送数据包的时候会在数据上依次加上应用层、传输层、网络层、链路层的头部，但是对方收到数据包后是从最底层开始层层剥去头部解包的，所以在每层上有一个字段指向上层，表明上层的协议，对方就知道下一步该怎么解包了。

我们可以看到网络分层就像有序的分工，每一层都有自己的责任范围和信息，上层协议完成工作后就交给下一层，最终形成一个完整的网络包。

所描绘的这样。

回过头来看真实 TCP 头格式

接着我们来看在上篇中的 TCP 报文头部的格式，真实的TCP 报文头部的格式是不是也是这样？

接着来，可以继续选中Wireshark中的TCP（Transmission Control protocol）层，可以清楚的看到以下几点信息：

• 源端口和目标端口，而TCP的包是没有IP地址的，毕竟那是IP层上的事。
• 以及 TCP连接所需的四个字段，表示是同一个连接（src_ip, src_port, dst_ip, dst_port）。

如图所示（源端口是63123，目的端口是443；443则表示是HTTPS协议）

还有如下图所示。在 Wireshark 中可以看到 TCP 头格式中四个非常重要的字段：

• Sequence Number序号，数据包的序号，用来解决网络包乱序问题。
• Acknowledgement Number，ACK——确认收到，用来解决不丢包的问题。
• Window（Advertised-Window），著名的滑动窗口（Sliding Window），用于解决流控的。
• Flags ，是包的状态，主要是用于操控TCP的状态的。

接着打开TCP中的Flags（状态位）的可以看到 6个状态位，分别是ACK、SYN、FIN、URG、PSH、RST，如果是1表示有效。

而比较主要的是SYN、ACK和FIN。SYN(SynchronizeSequence Numbers)表示建立连接时的同步信号；ACK(Acknowledgement)表示对收到的数据进行确认；FIN (Finish)表示后面没有数据需要发送，则意味着释放所建立的连接。

在上图中，Flags中的UTG是紧急指针。只有当URG标志置为1时该字段才有效，可以告诉系统报文有紧急内容。

在状态位下还有一个强制性的字段 Checksum 校验和是由发送端计算和存储，由接收端进行验证。目的是为了发现 TCP 首部和数据在发送端到接收端之间发生的任何改动。如果接收方检测到校验有差错,TCP 段就直接丢弃。

好了，用 Wireshark 让你看见 TCP 到底是什么样的，后面还可以接着Wireshark看更多东西，例如TCP建立连接和释放连接，真正又是怎么样三次连接，四次挥手的？