tcp头部选项

 

TCP Option Numbers
The Transmission Control Protocol (TCP) has provision for optional header fields identified by an option kind field.  Options 0 and 1 are exactly one octet which is their kind field.  All other options have their one octet kind field, followed by a one octet length field, followed by length-2 octets of option data.
Kind   Meaning                               Reference
----   -------------------------------   ---------
  0      End of Option List                 [RFC793]
  1      No-Operation                       [RFC793]
  2      Maximum Segment Size        [RFC793]
  3      WSOPT - Window Scale        [RFC1323]
  4      SACK Permitted                    [RFC2018]
  5      SACK                                     [RFC2018]
  6      Echo (obsoleted by option 8)      [RFC1072]
  7      Echo Reply (obsoleted by option 8)[RFC1072]
  8      TSOPT - Time Stamp Option         [RFC1323]
  9      Partial Order Connection Permitted[RFC1693]
10     Partial Order Service Profile     [RFC1693]
11      CC                                      [RFC1644]
12      CC.NEW                            [RFC1644]
13      CC.ECHO                           [RFC1644]
14      TCP Alternate Checksum Request    [RFC1146]
15       TCP Alternate Checksum Data       [RFC1146]
16       Skeeter                           [Knowles]
17       Bubba                             [Knowles]
18       Trailer Checksum Option    [Subbu & Monroe]
19       MD5 Signature Option              [RFC2385]
20       SCPS Capabilities                   [Scott]
21       Selective Negative Acknowledgements [Scott]
22       Record Boundaries                   [Scott]
23       Corruption experienced              [Scott]
24       SNAP                         [Sukonnik]
25       Unassigned (released 12/18/00)
26       TCP Compression Filter           [Bellovin]

头部选项结构

TCP头部的最后一个选项字段（options）是可变长的可选信息。这部分最多包含40字节，因为TCP头部最长是60字节（其中还包含20字节的固定部分）。典型的TCP头部选项结构如图3-4所示：

选项的第一个字段kind说明选项的类型。有的TCP选项没有后面两个字段，仅包含1字节的kind字段。第二个字段length（如果有的话）指定该选项的总长度，该长度包括kind字段和length字段占据的2字节。第三个字段info（如果有的话）是选项的具体信息。

 

常见选项

常见的TCP选项有7种，如图3-5所示： 

1.kind=0是选项表结束选项。

2.kind=1是空操作（nop）选项，没有特殊含义，一般用于将TCP选项的总长度填充为4字节的整数倍。

3.kind=2是最大报文段长度选项。TCP连接初始化时，通信双方使用该选项来协商最大报文段长度（Max Segment Size，MSS）。TCP模块通常将MSS设置为（MTU-40）字节（减掉的这40字节包括20字节的TCP头部和20字节的IP头部）。这样携带TCP报文段的IP数据报的长度就不会超过MTU（假设TCP头部和IP头部都不包含选项字段，并且这也是一般情况），从而避免本机发生IP分片。对以太网而言，MSS值是1460（1500-40）字节。

4.kind=3是窗口扩大因子选项。TCP连接初始化时，通信双方使用该选项来协商接收通告窗口的扩大因子。在TCP的头部中，接收通告窗口大小是用16位表示的，故最大为65?535字节，但实际上TCP模块允许的接收通告窗口大小远不止这个数（为了提高TCP通信的吞吐量）。窗口扩大因子解决了这个问题。假设TCP头部中的接收通告窗口大小是N，窗口扩大因子（移位数）是M，那么TCP报文段的实际接收通告窗口大小是N乘2M，或者说N左移M位。注意，M的取值范围是0～14。我们可以通过修改/proc/sys/net/ipv4/tcp_window_scaling内核变量来启用或关闭窗口扩大因子选项。

和MSS选项一样，窗口扩大因子选项只能出现在同步报文段中，否则将被忽略。但同步报文段本身不执行窗口扩大操作，即同步报文段头部的接收通告窗口大小就是该TCP报文段的实际接收通告窗口大小。当连接建立好之后，每个数据传输方向的窗口扩大因子就固定不变了。关于窗口扩大因子选项的细节，可参考标准文档RFC 1323。

5.kind=4是选择性确认（Selective Acknowledgment，SACK）选项。TCP通信时，如果某个TCP报文段丢失，则TCP模块会重传最后被确认的TCP报文段后续的所有报文段，这样原先已经正确传输的TCP报文段也可能重复发送，从而降低了TCP性能。SACK技术正是为改善这种情况而产生的，它使TCP模块只重新发送丢失的TCP报文段，不用发送所有未被确认的TCP报文段。选择性确认选项用在连接初始化时，表示是否支持SACK技术。我们可以通过修改/proc/sys/net/ipv4/tcp_sack内核变量来启用或关闭选择性确认选项。

6.kind=5是SACK实际工作的选项。该选项的参数告诉发送方本端已经收到并缓存的不连续的数据块，从而让发送端可以据此检查并重发丢失的数据块。每个块边沿（edge of block）参数包含一个4字节的序号。其中块左边沿表示不连续块的第一个数据的序号，而块右边沿则表示不连续块的最后一个数据的序号的下一个序号。这样一对参数（块左边沿和块右边沿）之间的数据是没有收到的。因为一个块信息占用8字节，所以TCP头部选项中实际上最多可以包含4个这样的不连续数据块（考虑选项类型和长度占用的2字节）。

7.kind=8是时间戳选项。该选项提供了较为准确的计算通信双方之间的回路时间（Round Trip Time，RTT）的方法，从而为TCP流量控制提供重要信息。我们可以通过修改/proc/sys/net/ipv4/tcp_timestamps内核变量来启用或关闭时间戳选项。