【正文】 8 16 24 31發(fā)送端端口號(hào)接收端端口號(hào) 序 列 號(hào) 確 認(rèn) 序 號(hào)數(shù)據(jù)偏移 保留 URGACRPSHRSTSYSFIN窗 口檢 驗(yàn) 和緊 急 指 針選項(xiàng)（長(zhǎng)度可改變）填 充 前兩個(gè)為發(fā)送端端口號(hào)和接收端端口號(hào)各占兩個(gè)字節(jié)端口是運(yùn)輸層與高層的服務(wù)接口，16bit 的端口，32bit的IP地址，構(gòu)成了相當(dāng)于運(yùn)輸層服務(wù)訪問點(diǎn)TSAP的地址（總共是48bit）。 序列號(hào)占四個(gè)字節(jié)，表示所發(fā)送的數(shù)據(jù)的位置，是本報(bào)文段所發(fā)送的數(shù)據(jù)部分第一個(gè)字節(jié)的序號(hào)，在 TCP傳送的數(shù)據(jù)流中每一個(gè)字節(jié)都有一個(gè)序號(hào)。從0開始，到2321為止，共232個(gè)序列號(hào)。確認(rèn)序號(hào)占四個(gè)字節(jié)，是期望收到對(duì)方下次發(fā)送的數(shù)據(jù)的第一個(gè)字節(jié)的序號(hào)，也就是期望收到的下一個(gè)報(bào)文段的首部中的序號(hào)。由于序號(hào)字段有32bit長(zhǎng)，可對(duì)4GB的數(shù)據(jù)進(jìn)行編號(hào)，這樣就可以保證序號(hào)重復(fù)使用時(shí)就序號(hào)的數(shù)據(jù)早已在網(wǎng)絡(luò)中消失了。數(shù)據(jù)偏移量占4bit，這是TCP報(bào)文段首部的長(zhǎng)度，用于指出TCP報(bào)文段的數(shù)據(jù)開始處離TCP報(bào)文段的起始處有多遠(yuǎn)，“數(shù)據(jù)偏移”的單位是32bit字。保留位6bit，為了將來(lái)的擴(kuò)展而準(zhǔn)備的域，目前應(yīng)置為0。控制標(biāo)志位共占6bit，它由1bit來(lái)確定其含義，按照順序分別賦予名字：URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN。各比特意義如下：緊急比特URG，當(dāng)URG=1時(shí)，表明此報(bào)文段應(yīng)盡快發(fā)送而不要按原來(lái)的排隊(duì)來(lái)傳送，應(yīng)與緊急指針字段配合使用；確認(rèn)比特ACK，當(dāng)ACK=1時(shí)確認(rèn)序號(hào)字段才有意義，除了最初的一個(gè)SYN段之外，它必須為1；急迫比特PSH，當(dāng)PSH=1時(shí)，表明請(qǐng)求遠(yuǎn)地TCP將本報(bào)文段立即傳送給其應(yīng)用層，而不等到整個(gè)緩沖區(qū)滿后再向上交付；重建比特RST，當(dāng)RST=1時(shí)，表明出現(xiàn)嚴(yán)重錯(cuò)誤，必須釋放連接，然后重新建立運(yùn)輸連接；同步比特SYN，當(dāng)SYN=1而ACK=0時(shí)，表明這是一個(gè)連接請(qǐng)求報(bào)文段，若對(duì)方同意建立連接，則應(yīng)在發(fā)回的報(bào)文段中使SYN=1且ACK=1；終止比特FIN，當(dāng)FIN=1時(shí)，表明發(fā)送的字節(jié)串已經(jīng)發(fā)送完畢，并要求釋放運(yùn)輸連接[15]。窗口占兩字節(jié)，是報(bào)文段接收方的接收緩沖區(qū)的空閑區(qū)域的大小，發(fā)送數(shù)據(jù)一方只能發(fā)送比這個(gè)域所表示的數(shù)據(jù)量小的數(shù)據(jù)，單位為字節(jié)。 檢驗(yàn)和占兩字節(jié)，檢驗(yàn)的范圍包括首部和數(shù)據(jù)兩部分，在計(jì)算檢驗(yàn)和時(shí)，首先要在TCP報(bào)文段的前面加上一個(gè)12字節(jié)的偽首部，然后接收端在計(jì)算檢驗(yàn)和時(shí)仍然要加上偽首部。緊急指針域在控制標(biāo)志URG為1時(shí)有效，它所存儲(chǔ)的值，作為表示需要緊急數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元來(lái)處理。選項(xiàng)長(zhǎng)度可變，TCP規(guī)定一種選項(xiàng)即最長(zhǎng)報(bào)文段MSS用于告訴對(duì)方的TCP：本地的緩沖區(qū)所能接收的報(bào)文段的最大長(zhǎng)度。填充不定長(zhǎng)，填充的內(nèi)容必須為0，它是為了保證包頭的結(jié)合和數(shù)據(jù)的開始處偏移量能夠被32整除。在軟件編程時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)TCP協(xié)議，本課題定義了結(jié)構(gòu)體tcb如下： struct tcp_frame //TCP協(xié)議幀{ UINT16 sport； UINT16 dport； UINT32 seqno； UINT32 ackno； UINT16 hlen_flags； UINT16 window； UINT16 checksum； UINT16 urgent； UINT8 opt[MAX_TCP_OPTLEN + 1]； UINT16 buf_index； } 在這個(gè)結(jié)構(gòu)體里，定義了：sport為發(fā)送端端口號(hào)，dport為接收端端口號(hào)，seqno為包的序列號(hào)，ackno為確認(rèn)應(yīng)答號(hào)，hlen flags為控制標(biāo)志，window為窗口，checksum為檢驗(yàn)和，urgent為緊急指針，opt[MAX_TCP_OPTLEN + 1]為可選字段，buf_index為存區(qū)起始地址。 TCP協(xié)議端口及套接字端口是應(yīng)用層與運(yùn)輸實(shí)體進(jìn)行交互的接口。端口號(hào)是一個(gè)16bit的地址，不同的應(yīng)用進(jìn)程用不同的端口號(hào)來(lái)標(biāo)識(shí)。端口號(hào)分為兩類，一類是專門分配給一些最常用的應(yīng)用程序，這叫熟知端口；另外一類則是一般的端口號(hào)，用來(lái)隨時(shí)分配給請(qǐng)求通信的客戶進(jìn)程。套接字即是IP地址與端口號(hào)的組合，TCP的一個(gè)連接就是以一對(duì)套接字來(lái)標(biāo)識(shí)的，所以在運(yùn)輸層通信的一對(duì)套接字必須是唯一的。 TCP協(xié)議的通訊過程在TCP 通訊中主要有連接的建立、數(shù)據(jù)的傳輸、連接的關(guān)閉三個(gè)過程！每個(gè)過程完成不同的工作，而且序列號(hào)和確認(rèn)號(hào)在每個(gè)過程中的變化都是不同的。以客戶端與服務(wù)器之間建立的通信來(lái)說(shuō)明， TCP通訊傳輸過程客戶端 序號(hào) 確認(rèn)號(hào) 標(biāo)志 數(shù)據(jù) 服務(wù)端 建立連接過程：第一次握手: 隨機(jī)C1 不考慮 SYN 第二次握手: 隨機(jī)S1 C1+1 SYN+ACK 第三次握手: C1+1 S1+1 ACK 傳送數(shù)據(jù)過程:發(fā)送數(shù)據(jù): C1+1 S1+1 PSH+ACK n字節(jié) 接收確認(rèn): S1+1 C1+1+n ACK 發(fā)送數(shù)據(jù): C1+1+n S1+1 PSH+ACK m字節(jié) 接收確認(rèn): S1+1 C1+1+n+m ACK 關(guān)閉連接過程: 第一次握手: C1 S1 FIN+ACK 第二次握手: S1 C1+1 ACK 第三次握手: S1 C1+1 FIN+ACK 第四次握手: C1+1 S1+1 ACK 1. TCP 建立連接運(yùn)輸連接的建立和釋放是每一次面向連接通信中必不可少的過程，在連接建立的過程中要解決以下三個(gè)問題：（1）要使每一方都知道對(duì)方的存在；（2）要允許雙方協(xié)商一些參數(shù)（如，最大報(bào)文段長(zhǎng)度，最大窗口的大等）； （3）能夠運(yùn)輸實(shí)體資源（如緩沖區(qū)大小，連接表中的項(xiàng)目等）進(jìn)行分配。TCP 建立連接，也就是我們常說(shuō)的三次握手，它需要三步完成。在TCP 的三次握手中，發(fā)送第一個(gè)SYN 的一端執(zhí)行的是主動(dòng)打開，而接收這個(gè)SYN 并發(fā)回下一個(gè)SYN 的另一端執(zhí)行的是被動(dòng)打開。這里以客戶端向服務(wù)器發(fā)起連接來(lái)說(shuō)明。1) 第 1 步：客戶端向服務(wù)器發(fā)送一個(gè)同步數(shù)據(jù)包請(qǐng)求建立連接，該數(shù)據(jù)包中，初始序列號(hào)（ISN）是客戶端隨機(jī)產(chǎn)生的一個(gè)值，確認(rèn)號(hào)是0；2) 第 2 步：服務(wù)器收到這個(gè)同步請(qǐng)求數(shù)據(jù)包后，會(huì)對(duì)客戶端進(jìn)行一個(gè)同步確認(rèn)。這個(gè)數(shù)據(jù)包中，序列號(hào)（ISN）是服務(wù)器隨機(jī)產(chǎn)生的一個(gè)值，確認(rèn)號(hào)是客戶端的初始序列號(hào)+1；3) 第 3 步：客戶端收到這個(gè)同步確認(rèn)數(shù)據(jù)包后，再對(duì)服務(wù)器進(jìn)行一個(gè)確認(rèn)。該數(shù)據(jù)包中，序列號(hào)是上一個(gè)同步請(qǐng)求數(shù)據(jù)包中的確認(rèn)號(hào)值，確認(rèn)號(hào)是服務(wù)器的初始序列號(hào)+1。2. TCP 傳輸數(shù)據(jù)在 TCP 建立連接后，就可以開始傳輸數(shù)據(jù)了，TCP 工作在全雙工模式，它可以同時(shí)進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸。這里為了簡(jiǎn)化，只使用客戶端向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)的情況。服務(wù)器向客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)的原理，它們是類似的工作過程，這里不再重復(fù)說(shuō)明。服務(wù)器向客戶端發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包后，客戶端收到這個(gè)數(shù)據(jù)包后，會(huì)向服務(wù)器發(fā)送一個(gè)確認(rèn)數(shù)據(jù)包。TCP的確認(rèn)是對(duì)接收到的數(shù)據(jù)的最高序號(hào)（即收到的數(shù)據(jù)流中的最后一個(gè)序號(hào)）表示確認(rèn)。但返回的確認(rèn)序號(hào)是已收到的數(shù)據(jù)的最高序加1，也就是說(shuō)，確認(rèn)序號(hào)表示期望下次上到的第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的序號(hào)[16]。傳輸數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)要過程如下：（1）發(fā)送數(shù)據(jù)：客戶端向服務(wù)器端發(fā)送第一個(gè)帶有數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包，該數(shù)據(jù)包中的序列號(hào)和確認(rèn)號(hào)與建立連接第三步的數(shù)據(jù)包中的序列號(hào)和確認(rèn)號(hào)相同；為提高網(wǎng)絡(luò)傳送效率，發(fā)送端可以連續(xù)發(fā)送多個(gè)數(shù)據(jù)包。序列號(hào)為上一個(gè)數(shù)據(jù)包序列號(hào)值+數(shù)據(jù)包大小；確認(rèn)號(hào)為上一個(gè)數(shù)據(jù)包確認(rèn)序列號(hào)?？蛻舳耸盏椒?wù)器端確認(rèn)數(shù)據(jù)包后，再次向服務(wù)器端發(fā)送帶有數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包，該數(shù)據(jù)包中的序列號(hào)為上一個(gè)回復(fù)數(shù)據(jù)包中的確認(rèn)號(hào)值，確認(rèn)號(hào)為建立連接第三步的數(shù)據(jù)包中的確認(rèn)號(hào)值；（2）確認(rèn)收到：為提高網(wǎng)絡(luò)傳送效率，接收端不一定在收到一個(gè)數(shù)據(jù)包后就立刻發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包回復(fù)，而可以根據(jù)實(shí)際情況（如：緩沖區(qū)大小、報(bào)文段大小等），再發(fā)送確認(rèn)回復(fù)數(shù)據(jù)包。該確認(rèn)數(shù)據(jù)包中，序列號(hào)是為上一個(gè)數(shù)據(jù)包中的確認(rèn)號(hào)值，確認(rèn)號(hào)為服務(wù)器發(fā)送的上一個(gè)數(shù)據(jù)包中的序列號(hào)+該數(shù)據(jù)包中所帶數(shù)據(jù)的大小。3. TCP 關(guān)閉連接關(guān)閉一個(gè)連接需要經(jīng)過4 個(gè)步驟，因?yàn)門CP 連接是全雙工的工作模式，所以每個(gè)方向上需要單獨(dú)關(guān)閉。在TCP 關(guān)閉連接時(shí)，首先關(guān)閉的一方（即發(fā)送第一個(gè)終止數(shù)據(jù)包的）將執(zhí)行主動(dòng)關(guān)閉，而另一方（收到這個(gè)終止數(shù)據(jù)包的）再執(zhí)行被動(dòng)關(guān)閉。 （1）第 1 步：客戶端完成它的數(shù)據(jù)發(fā)送任務(wù)后，會(huì)主動(dòng)向服務(wù)器發(fā)送一個(gè)終止數(shù)據(jù)包，以關(guān)閉在這個(gè)方向上的TCP 連接。該數(shù)據(jù)包中，序列號(hào)為客戶端發(fā)送的上一個(gè)數(shù)據(jù)包中的確認(rèn)號(hào)值，而確認(rèn)號(hào)為服務(wù)器發(fā)送的上一個(gè)數(shù)據(jù)包中的序列號(hào)+該數(shù)據(jù)包所帶的數(shù)據(jù)的大??； （2）第 2 步：服務(wù)器收到客戶端發(fā)送的終止數(shù)據(jù)包后，將對(duì)客戶端發(fā)送確認(rèn)信息，以關(guān)閉該方向上的TCP 連接。這時(shí)的數(shù)據(jù)包中，序列號(hào)為第1 步中的確認(rèn)號(hào)值，而確認(rèn)號(hào)為第1 步的數(shù)據(jù)包中的序列號(hào)+1；（3）第 3 步：同理，服務(wù)器完成它的數(shù)據(jù)發(fā)送任務(wù)后，就也會(huì)向客戶端發(fā)送一個(gè)終止數(shù)據(jù)包，以關(guān)閉在這個(gè)方向上的TCP 連接，該數(shù)據(jù)包中，序列號(hào)為客戶端發(fā)送的上一個(gè)數(shù)據(jù)包中的確認(rèn)號(hào)值，而確認(rèn)號(hào)為服務(wù)器發(fā)送的上一個(gè)數(shù)據(jù)包中的序列號(hào)+該數(shù)據(jù)包所帶數(shù)據(jù)的大?。唬?）第 4 步：客戶端收到服務(wù)器發(fā)送的終止數(shù)據(jù)包后，將對(duì)服務(wù)器發(fā)送確認(rèn)信息，以關(guān)閉該方向上的TCP 連接。這時(shí)在數(shù)據(jù)包中，序列號(hào)為第3 步中的確認(rèn)號(hào)值，而確認(rèn)號(hào)為第3 步數(shù)據(jù)包中的序列號(hào)+1。 TCP協(xié)議的實(shí)現(xiàn)1. TCP協(xié)議輸入處理設(shè)計(jì) ：開始重新判斷是否 TCP? 獲取TCP首部信息套接字是否打開？驗(yàn)證校驗(yàn)和?調(diào)用TCP套接字偵聽事件報(bào)錯(cuò) 獲取TCP首部信息不處理理理報(bào)錯(cuò)返回1NYNNYY TCP協(xié)議的輸入流程首先要重新判斷接收到的是否是TCP數(shù)據(jù)報(bào)，這樣做是為了再次確定數(shù)據(jù)報(bào)判斷的準(zhǔn)確，如果是，就獲取TCP的首部信息，否則報(bào)錯(cuò)；然后判斷該TCP套接字是否打開、并找到處理數(shù)據(jù)報(bào)要用到的SOCKET，進(jìn)一步驗(yàn)證檢驗(yàn)和的正確性，當(dāng)套接字未打開，就不做任何處理；當(dāng)檢驗(yàn)和也正確無(wú)誤，最后調(diào)用TCP套接字偵聽事件，完成應(yīng)用層的處理。2. TCP協(xié)議輸出處理設(shè)計(jì)，在發(fā)送過程中，首先要判斷實(shí)際數(shù)據(jù)長(zhǎng)度不超過緩存區(qū)長(zhǎng)度，套接字要求處于打開狀態(tài)，然后填入TCP協(xié)議頭，并計(jì)算校驗(yàn)和正確之后保存校驗(yàn)和，使數(shù)據(jù)緩存區(qū)buf指向TCP協(xié)議頭，然后傳給IP層，進(jìn)行IP封裝，然后等待發(fā)送。在發(fā)送過程中，調(diào)用DM9000A的驅(qū)動(dòng)函數(shù)，完成數(shù)據(jù)的發(fā)送。填入TCP協(xié)議頭計(jì)算校驗(yàn)和保存校驗(yàn)和數(shù)據(jù)緩存指向TCP協(xié)議頭進(jìn)行IP封裝發(fā)送數(shù)據(jù)開始結(jié)束套接字打開？YN TCP協(xié)議的輸出流程4 應(yīng)用層的實(shí)現(xiàn)使用TCP協(xié)議，在應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳，具體來(lái)說(shuō)在應(yīng)用層，我們要完成數(shù)據(jù)的接收和應(yīng)答和發(fā)送。在應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)EM客戶端與PC服務(wù)端之間的通信,首先在應(yīng)用層定義了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，它分為一個(gè)字節(jié)的機(jī)器類型；一個(gè)字節(jié)的協(xié)議號(hào)0x01；八個(gè)字節(jié)的機(jī)器號(hào)，如99999999；兩個(gè)字節(jié)的備用；兩個(gè)字節(jié)的總幀號(hào)；兩個(gè)字節(jié)的幀號(hào)；一個(gè)字節(jié)的命令；一個(gè)字節(jié)的檢驗(yàn)和（所有的累加為0xAC）和兩個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度（本幀DATA部分長(zhǎng)度），還有數(shù)據(jù)部分。協(xié)議的具體工作過程可表示為（1）EM客戶端向PC服務(wù)端發(fā)起點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接，設(shè)置客戶端機(jī)器類型為0x03JL206A，它的TCP端口固定為11018，PC服務(wù)器端的端口號(hào)默認(rèn)為10323。本設(shè)計(jì)中協(xié)議號(hào)為0x01。（2）EM客戶端向PC服務(wù)端發(fā)起注冊(cè)，此時(shí)命令字為0x01，PC服務(wù)器端回應(yīng)注冊(cè)，設(shè)置命令字為0x02。（3）注冊(cè)成功后，在整個(gè)通訊中，通過設(shè)置不同的命令字實(shí)現(xiàn)發(fā)送應(yīng)答接收。若客戶端向服務(wù)端上傳數(shù)據(jù)，設(shè)置命令字為0x33；服務(wù)器讀取客戶端的參數(shù)，置命令字為0x30；客戶端向服務(wù)端返回參數(shù)，設(shè)命令字為0x31 ；PC服務(wù)器端下載程序，設(shè)置命令字為0x32。1． 本地網(wǎng)絡(luò)的初始化 開 始ARP初始化設(shè)置IP地址,默認(rèn)網(wǎng)關(guān)，子網(wǎng)掩碼TCP初始化TCP應(yīng)用層初始化DM9000A初始化結(jié)束 本地網(wǎng)絡(luò)初始化通信過程中首先要對(duì)本地網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行初始化。2. TCP協(xié)議應(yīng)用層偵聽事件回調(diào)，我們?cè)榻B過TCP協(xié)議的實(shí)現(xiàn)，在輸入設(shè)計(jì)中介紹了調(diào)用TCP套接字偵聽事件，本小節(jié)要實(shí)現(xiàn)TCP協(xié)議應(yīng)用層偵聽事件回調(diào)的功能。：開 始判斷是否是該TCP套接字判