【正文】 8 16 24 31發(fā)送端端口號接收端端口號 序 列 號 確 認(rèn) 序 號數(shù)據(jù)偏移 保留 URGACRPSHRSTSYSFIN窗 口檢 驗 和緊 急 指 針選項（長度可改變）填 充 前兩個為發(fā)送端端口號和接收端端口號各占兩個字節(jié)端口是運輸層與高層的服務(wù)接口，16bit 的端口，32bit的IP地址，構(gòu)成了相當(dāng)于運輸層服務(wù)訪問點TSAP的地址（總共是48bit）。 序列號占四個字節(jié)，表示所發(fā)送的數(shù)據(jù)的位置，是本報文段所發(fā)送的數(shù)據(jù)部分第一個字節(jié)的序號，在 TCP傳送的數(shù)據(jù)流中每一個字節(jié)都有一個序號。從0開始，到2321為止，共232個序列號。確認(rèn)序號占四個字節(jié)，是期望收到對方下次發(fā)送的數(shù)據(jù)的第一個字節(jié)的序號，也就是期望收到的下一個報文段的首部中的序號。由于序號字段有32bit長，可對4GB的數(shù)據(jù)進行編號，這樣就可以保證序號重復(fù)使用時就序號的數(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報文段首部的長度，用于指出TCP報文段的數(shù)據(jù)開始處離TCP報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，為了將來的擴展而準(zhǔn)備的域，目前應(yīng)置為0?？刂茦?biāo)志位共占6bit，它由1bit來確定其含義，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，表明此報文段應(yīng)盡快發(fā)送而不要按原來的排隊來傳送，應(yīng)與緊急指針字段配合使用；確認(rèn)比特ACK，當(dāng)ACK=1時確認(rèn)序號字段才有意義，除了最初的一個SYN段之外，它必須為1；急迫比特PSH，當(dāng)PSH=1時，表明請求遠(yuǎn)地TCP將本報文段立即傳送給其應(yīng)用層，而不等到整個緩沖區(qū)滿后再向上交付；重建比特RST，當(dāng)RST=1時，表明出現(xiàn)嚴(yán)重錯誤，必須釋放連接，然后重新建立運輸連接；同步比特SYN，當(dāng)SYN=1而ACK=0時，表明這是一個連接請求報文段，若對方同意建立連接，則應(yīng)在發(fā)回的報文段中使SYN=1且ACK=1；終止比特FIN，當(dāng)FIN=1時，表明發(fā)送的字節(jié)串已經(jīng)發(fā)送完畢，并要求釋放運輸連接[15]。窗口占兩字節(jié)，是報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)送比這個域所表示的數(shù)據(jù)量小的數(shù)據(jù)，單位為字節(jié)。 檢驗和占兩字節(jié)，檢驗的范圍包括首部和數(shù)據(jù)兩部分，在計算檢驗和時，首先要在TCP報文段的前面加上一個12字節(jié)的偽首部，然后接收端在計算檢驗和時仍然要加上偽首部。緊急指針域在控制標(biāo)志URG為1時有效，它所存儲的值，作為表示需要緊急數(shù)據(jù)的存儲單元來處理。選項長度可變，TCP規(guī)定一種選項即最長報文段MSS用于告訴對方的TCP：本地的緩沖區(qū)所能接收的報文段的最大長度。填充不定長，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，為了實現(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； } 在這個結(jié)構(gòu)體里，定義了：sport為發(fā)送端端口號，dport為接收端端口號，seqno為包的序列號，ackno為確認(rèn)應(yīng)答號，hlen flags為控制標(biāo)志，window為窗口，checksum為檢驗和，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)用層與運輸實體進行交互的接口。端口號是一個16bit的地址，不同的應(yīng)用進程用不同的端口號來標(biāo)識。端口號分為兩類，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，用來隨時分配給請求通信的客戶進程。套接字即是IP地址與端口號的組合，TCP的一個連接就是以一對套接字來標(biāo)識的，所以在運輸層通信的一對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)閉三個過程！每個過程完成不同的工作，而且序列號和確認(rèn)號在每個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說明， TCP通訊傳輸過程客戶端 序號 確認(rèn)號 標(biāo)志 數(shù)據(jù) 服務(wù)端 建立連接過程：第一次握手: 隨機C1 不考慮 SYN 第二次握手: 隨機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問題：（1）要使每一方都知道對方的存在；（2）要允許雙方協(xié)商一些參數(shù)（如，最大報文段長度，最大窗口的大等）； （3）能夠運輸實體資源（如緩沖區(qū)大小，連接表中的項目等）進行分配。TCP 建立連接，也就是我們常說的三次握手，它需要三步完成。在TCP 的三次握手中，發(fā)送第一個SYN 的一端執(zhí)行的是主動打開，而接收這個SYN 并發(fā)回下一個SYN 的另一端執(zhí)行的是被動打開。這里以客戶端向服務(wù)器發(fā)起連接來說明。1) 第 1 步：客戶端向服務(wù)器發(fā)送一個同步數(shù)據(jù)包請求建立連接，該數(shù)據(jù)包中，初始序列號（ISN）是客戶端隨機產(chǎn)生的一個值，確認(rèn)號是0；2) 第 2 步：服務(wù)器收到這個同步請求數(shù)據(jù)包后，會對客戶端進行一個同步確認(rèn)。這個數(shù)據(jù)包中，序列號（ISN）是服務(wù)器隨機產(chǎn)生的一個值，確認(rèn)號是客戶端的初始序列號+1；3) 第 3 步：客戶端收到這個同步確認(rèn)數(shù)據(jù)包后，再對服務(wù)器進行一個確認(rèn)。該數(shù)據(jù)包中，序列號是上一個同步請求數(shù)據(jù)包中的確認(rèn)號值，確認(rèn)號是服務(wù)器的初始序列號+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，它可以同時進行雙向數(shù)據(jù)傳輸。這里為了簡化，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)說明。服務(wù)器向客戶端發(fā)送一個數(shù)據(jù)包后，客戶端收到這個數(shù)據(jù)包后，會向服務(wù)器發(fā)送一個確認(rèn)數(shù)據(jù)包。TCP的確認(rèn)是對接收到的數(shù)據(jù)的最高序號（即收到的數(shù)據(jù)流中的最后一個序號）表示確認(rèn)。但返回的確認(rèn)序號是已收到的數(shù)據(jù)的最高序加1，也就是說，確認(rèn)序號表示期望下次上到的第一個數(shù)據(jù)字節(jié)的序號[16]。傳輸數(shù)據(jù)的簡要過程如下：（1）發(fā)送數(shù)據(jù)：客戶端向服務(wù)器端發(fā)送第一個帶有數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包，該數(shù)據(jù)包中的序列號和確認(rèn)號與建立連接第三步的數(shù)據(jù)包中的序列號和確認(rèn)號相同；為提高網(wǎng)絡(luò)傳送效率，發(fā)送端可以連續(xù)發(fā)送多個數(shù)據(jù)包。序列號為上一個數(shù)據(jù)包序列號值+數(shù)據(jù)包大小；確認(rèn)號為上一個數(shù)據(jù)包確認(rèn)序列號?？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)包中的序列號為上一個回復(fù)數(shù)據(jù)包中的確認(rèn)號值，確認(rèn)號為建立連接第三步的數(shù)據(jù)包中的確認(rèn)號值；（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數(shù)據(jù)包后就立刻發(fā)送一個數(shù)據(jù)包回復(fù)，而可以根據(jù)實際情況（如：緩沖區(qū)大小、報文段大小等），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，序列號是為上一個數(shù)據(jù)包中的確認(rèn)號值，確認(rèn)號為服務(wù)器發(fā)送的上一個數(shù)據(jù)包中的序列號+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)閉一個連接需要經(jīng)過4 個步驟，因為TCP 連接是全雙工的工作模式，所以每個方向上需要單獨關(guān)閉。在TCP 關(guān)閉連接時，首先關(guān)閉的一方（即發(fā)送第一個終止數(shù)據(jù)包的）將執(zhí)行主動關(guān)閉，而另一方（收到這個終止數(shù)據(jù)包的）再執(zhí)行被動關(guān)閉。 （1）第 1 步：客戶端完成它的數(shù)據(jù)發(fā)送任務(wù)后，會主動向服務(wù)器發(fā)送一個終止數(shù)據(jù)包，以關(guān)閉在這個方向上的TCP 連接。該數(shù)據(jù)包中，序列號為客戶端發(fā)送的上一個數(shù)據(jù)包中的確認(rèn)號值，而確認(rèn)號為服務(wù)器發(fā)送的上一個數(shù)據(jù)包中的序列號+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。這時的數(shù)據(jù)包中，序列號為第1 步中的確認(rèn)號值，而確認(rèn)號為第1 步的數(shù)據(jù)包中的序列號+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，就也會向客戶端發(fā)送一個終止數(shù)據(jù)包，以關(guān)閉在這個方向上的TCP 連接，該數(shù)據(jù)包中，序列號為客戶端發(fā)送的上一個數(shù)據(jù)包中的確認(rèn)號值，而確認(rèn)號為服務(wù)器發(fā)送的上一個數(shù)據(jù)包中的序列號+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。這時在數(shù)據(jù)包中，序列號為第3 步中的確認(rèn)號值，而確認(rèn)號為第3 步數(shù)據(jù)包中的序列號+1。 TCP協(xié)議的實現(xiàn)1. TCP協(xié)議輸入處理設(shè)計 ：開始重新判斷是否 TCP? 獲取TCP首部信息套接字是否打開？驗證校驗和?調(diào)用TCP套接字偵聽事件報錯 獲取TCP首部信息不處理理理報錯返回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，這樣做是為了再次確定數(shù)據(jù)報判斷的準(zhǔn)確，如果是，就獲取TCP的首部信息，否則報錯；然后判斷該TCP套接字是否打開、并找到處理數(shù)據(jù)報要用到的SOCKET，進一步驗證檢驗和的正確性，當(dāng)套接字未打開，就不做任何處理；當(dāng)檢驗和也正確無誤，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，在發(fā)送過程中，首先要判斷實際數(shù)據(jù)長度不超過緩存區(qū)長度，套接字要求處于打開狀態(tài)，然后填入TCP協(xié)議頭，并計算校驗和正確之后保存校驗和，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)動函數(shù)，完成數(shù)據(jù)的發(fā)送。填入TCP協(xié)議頭計算校驗和保存校驗和數(shù)據(jù)緩存指向TCP協(xié)議頭進行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)用層的實現(xiàn)使用TCP協(xié)議，在應(yīng)用層實現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳，具體來說在應(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)用層定義了一個網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，它分為一個字節(jié)的機器類型；一個字節(jié)的協(xié)議號0x01；八個字節(jié)的機器號，如99999999；兩個字節(jié)的備用；兩個字節(jié)的總幀號；兩個字節(jié)的幀號；一個字節(jié)的命令；一個字節(jié)的檢驗和（所有的累加為0xAC）和兩個字節(jié)的數(shù)據(jù)長度（本幀DATA部分長度），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)起點對點的連接，設(shè)置客戶端機器類型為0x03JL206A，它的TCP端口固定為11018，PC服務(wù)器端的端口號默認(rèn)為10323。本設(shè)計中協(xié)議號為0x01。（2）EM客戶端向PC服務(wù)端發(fā)起注冊，此時命令字為0x01，PC服務(wù)器端回應(yīng)注冊，設(shè)置命令字為0x02。（3）注冊成功后，在整個通訊中，通過設(shè)置不同的命令字實現(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本地網(wǎng)絡(luò)進行初始化。2. TCP協(xié)議應(yīng)用層偵聽事件回調(diào)，我們曾介紹過TCP協(xié)議的實現(xiàn)，在輸入設(shè)計中介紹了調(diào)用TCP套接字偵聽事件，本小節(jié)要實現(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