记一次HTTP/TCP数据报的探究

探究背景：咱们常常说TCP是传输层协议，IP是网络层协议，HTTP协议是应用层协议等等，那么究竟他们三者是如何融洽的工做在一块儿的呢？咱们今天主要来实验探究一下TCP和HTTP究竟是怎么结合的。

实验环境：

         server：192.168.254.136，使用httpd做为web服务，复制nginx的首页静态页做为demo

         client：192.168.254.1，wireshark抓包

实验步骤：

         从客户端访问服务器端，抓取数据包。

报文摘录：

报文分析：

         1、第一步，老生成谈的TCP三次握手机制，先进行了三次握手，而后创建链接，此处再也不展开。

         2、接下来，4号数据包是客户端向服务器端发送HTTP的get请求，内容略。

         3、而后是此次我要说的重点部分了。4号报文是客户端向服务器端发送了请求，那么5号报文则开始响应此次请求，第一个TCP包并无包含任何有效载荷，只有一个60字节的TCP头。咱们展开这个报文看看60字节包含什么。

                   目的mac：6B

                   源mac：    6B

                   ipv4类型：2B

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                   IP版本：  0.5B

                   头部长度：0.5B

                   服务类型：1B

                   总长度：  2B

                   标识：    2B

                   标志：3bits片偏移：13bits 共2B

                   TTL：     1B

                   协议：    1B

                   校验和：  2B

                   源IP：    4B

                   目的IP：  4B

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                   源端口：  2B

                   目的端口：2B

                   序列号：  4B

                   确认号：  4B

                   头部长度：0.5B

                   保留字段：6bits

                   URG/ACK/PSH/RST/SYN/FIN各1bit

                   窗口大小：2B

                   校验和：  2B

                   紧急指针：2B

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                   padding：6B   填充字段，放置在数据链路层中。

 

IP报文分析：

4位版本号：IP协议（IPv4）版本号位4

4位头部长度：标识头部有多少个4字节，即最大共15*4个字节

8位服务类型：包含一个4位优先权字段：最小延时，最大吞吐量，最高可靠性和最小费用。

16位总长度：表示整个IP数据报的长度，最大表示65535，但因为MTU限制，通常没法到达这个值。

16位标识：惟一的标识数据报。系统采用加1的方式边发送边赋值。

3位标识（保留，DF禁止分片，MF更多分片）：因此这个标志是为分片存在，DF设置时禁止分片因此若是数据报太大则发送失败。MF设置时，若是产生分片，除了最后一个分片，其余此片置1。

13位分片偏移：分片相对原始IP数据报开始处的偏移。

8位生存时间（TTL）：数据报到达目的地以前容许通过的路由跳跳数。跳一下减1，得0丢弃。

8位协议：用来区分上层协议（ICMP为1，TCP为6，UDP为17）。

16位头部校验和：仅以CRC算法检验数据报头部在传输过程当中是否损坏。

32位源IP和目的IP。

 

TCP报文分析：

16位源端口号和16位目的端口号。

32位序号：一次TCP通讯过程当中某一个传输方向上的字节流的每一个字节的编号，经过这个来确认发送的数据有序，好比如今序列号为1000，发送了1000，下一个序列号就是2000。

32位确认号：用来响应TCP报文段，给收到的TCP报文段的序号加1，三握时还要携带本身的序号。

4位头部长度：标识该TCP头部有多少个4字节，共表示最长15*4=60字节。同IP头部。

6位保留。6位标志。URG（紧急指针是否有效）ACK（表示确认号是否有效）PSH（提示接收端应用程序应该当即从TCP接收缓冲区读走数据）RST（表示要求对方从新创建链接）SYN（表示请求创建一个链接）FIN（表示通知对方本端要关闭链接）

16位窗口大小：TCP流量控制的一个手段，用来告诉对端TCP缓冲区还能容纳多少字节。

16位校验和：由发送端填充，接收端对报文段执行CRC算法以检验TCP报文段在传输中是否损坏。

16位紧急指针：一个正的偏移量，它和序号段的值相加表示最后一个紧急数据的下一字节的序号。

 

分析完这60个字节的TCP报文以后再接着看6号报文，这个一样是服务器端发送给客户端的TCP报文，与上一个报文看看有何不一样。咱们来逐个对比一下上述字段。

首先就是整个IP数据报的长度不同了，一个是40一个是1500，而后标识不同了，由17800变成了17801，验证了刚刚说的自增的方式排序。固然校验和确定也就不同了，因此IP数据报文只有这两处不一样，不算校验和。

TCP报文中前面部分除了校验和均相同，只是在最后附加了一个1460字节的数据字段，那么多个数据包之间有什么联系呢？

咱们单独看5-8这几个包，当客户端发出请求后，服务器端先发送一个空的TCP包，因此Seq=1，Len=0，下一个包的Seq仍然是1，可是长度变成了1460，那么第三个TCP包的Seq则为1+1460，即Seq2=Seq1+Len。而ACK不变，那么客户端接受以后发送反馈包，Seq为服务器端的Ack数字，Ack为上一个数据包的Seq+Len，即1461+1460=2921。

而后服务器端继续向客户端发送数据，9号报文的序列号为2921，是客户端响应报文中的Ack，Ack仍然是370，长度为1460。10号报文的Seq也是9号报文的Seq+Len=2921+1460=4381，11号为客户端响应报文，Seq保持370不变，Ack为4381+1460=5841。

一样的道理，下面三个数据包也符合这个规律。最后传输完毕，第15个报文组成一段完整的HTTP报文。

可是须要注意的是，尽管第15个包在wireshark里是写的HTTP，但实际上这个包也是TCP的数据包，包含TCP的数据！

咱们来看，前四行都是和普通的TCP报文是同样的，而且长度为1431，不足1460，说明传输完成了。

最后两行是HTTP报文，也就是说收到了所有的TCP传输报文，并合并为一个完整的HTTP应答报文。

而后TCP四次断开，再也不详解。提示一点就是，16号包Seq是15号包中的Seq+Len 即：10192=8761+1431，17号包的Ack是16号包的Seq+1