TCP/IP 協定與 Internet 網路：第七章 傳輸層協定  上一頁           下一頁

翻轉工作室：粘添壽

7-2 TCP 協定

『傳輸控制協定』（Transmission Control Protocol, TCP）和 IP 兩者似乎是連結在一起的同一名稱（TCP/IP），兩者的功能確實是相輔相成。IP 的功能是無論兩部工作站在無遠弗屆的任一個角落，都能將它們連結在一起。TCP 提供網路的服務接點讓應用程式使用，也就是說，提供端點對端點（End-to-End）的連線。主機電腦上有多個應用程式都必須透過網路提供或使用網路服務，TCP 就提供多點服務的連線（虛擬鏈路的多工功能）讓各種應用程式可同時連結到網路上。TCP 和 IP 的關係宛如電話系統中的電話號碼和分機號碼。當我們撥接電話時，將依照電話號碼的位址在廣泛的電話大海之中找到對方，並和其連接完成（IP 功能，各地區的交換機就如網路閘門）。這並不能表示我們已連絡上受話的對方，但最起碼我們也連線到對方的電話機上（IP 已連結到主機上）。欲找到受話的人也許可用人工呼叫，但也可以再撥分機號碼（TCP 的埠口號碼），這表示在主機號碼上再加入分機號碼來表示通訊的個人（TCP 的點對點連線）。人與人之間的對話就像網路上應用程式之間的通訊。

TCP 和 IP 另一個相輔相成的功能是 IP 提供非連接的不可靠傳輸，對於有關可靠傳輸的處理程序就必須仰賴 TCP 來完成。換言之，IP 傳送當中，也許會發生封包損壞、封包遺失、封包重複或次序錯亂等現象，這些情況都必須由 TCP 來負責檢測出，並要求對方重送、重整封包順序等工作。因此，TCP 必須提供連接導向的連線，才能使整個網路通訊達到可靠性的傳輸。本節將依此介紹 TCP 之特性。

7-2-1 TCP 封包格式

圖 7-3 為 TCP 的封包格式，各欄位功能如下：

● 來源埠口（Source Port）：來源之 TCP 埠口。

● 目的地埠口（Destination Port）：目的地之 TCP 埠口。

● 順序編號（Sequence Number）：該封包的順序編號。

● 確認號碼（Acknowledge Number）：回應封包的確認號碼，也是期望傳送端下次發送封包的序號，其表示該確認號碼以前的封包都以正常接收。

● 資料偏移量（Data Offset）：因為 TCP 的 Option 欄位長度並非固定，Data Offset 用來表示傳輸資料（Data）是在整個封包之區段起始位址。

● 位元碼（Code bits）：（6 位元）（URG, ACK, PSH, TST, SYN, FIN）此欄位作控制訊息傳遞之用。而且目前有關 TCP/IP 網路上的特殊處理工作（如防火牆等等）都是利用這些控制碼來運作。其中：

(1) URG（Urgent）：表示該封包為緊急資料，並使 Urgent Point 欄位有效。

(2) ACK（Acknowledge）：本封包有回應確認功能，其確認 Acknowledge Number 欄位中所指定的順序號碼。

(3) PSH（Push）：請求對方立即傳送 Send Buffer 中的封包。

(4) RST（Reset）：要求對方立即結束連線（強迫性），且發送者已斷線。

(5) SYN（Synchronous）：通知對方要求建立連線（TCP 連線）。

(6) FIN（Finish）：通知對方，資料已傳輸完畢，是否同意斷線。發送者還在連線中等待對方回應。

● 視窗（Window）：此欄位是用來控制封包流量，告訴對方目前本身還有多少緩衝器（Receive Buffer）可以接收封包（滑動視窗法之特性）。如果 Window = 0 表示緩衝器已滿暫停傳送資料。Window 大小的單位是以位元組表示（Byte）。

● 檢查集（Checksum）：此欄位為 16 bits 長的檢查碼，接收方可依此 Checksum 來確定所收封包（資料極表頭）是否正確。

● 緊急指標（Urgent Point）：當 URG = 1 時，其代表緊急資料是在資料區的什麼位址。

● 任選欄（Option）：目前此欄位只應用於表示接收端能夠接收最大資料區段的大小。如果不使用此欄位，則可以使用任意的資料區段大小。

● 填補欄位（Padding）：將 Option 欄位補足 32 位元的整數倍。

圖 7-3 TCP 封包格式

圖 7-4 為執行 telnet 163.15.2.62 命令時（利用 Microsoft 網路監視器，附錄 A），所擷取的封包視窗，由視窗中各欄位的說明，而將它填入封包欄位上，如圖 7-5 所示，我們可以比較圖 7-3 和 7-5，便可了解 TCP 封包包裝的型態。又 Code（或 Flags）欄位為 0x02，此欄位是 6 個位元（000010），第二個位元為 1（SYN = 1），表示要求對方同意連接 TCP 連線的意思。

圖 7-4 TCP 標頭擷取視窗

圖 7-5 TCP 封包標頭擷取範例

7-2-2 TCP 傳輸埠口

        『TCP 埠口』（TCP Port） 是 TCP 連線中虛擬鏈路的邏輯編號，讓應用層應用軟體可透過埠口位置銜接上網路。TCP 埠口是利用 16 位元表示，則理論上可以提供 65536（= 216）個連接埠。TCP 埠口和 IP 之連線是多工處理的關係（如圖 7-6 所示），至於虛擬鏈路之間如何選擇處理次序，可依照作業系統的程序排程（Scheduling）來管理，例如，分時系統（Time sharing system）是以時間分割或循環點名法（Round-robin）來輪流處理，或即時系統（Real-time system）則以優先權較高的連線優先處理。對於每一個連接埠口都給予唯一的編號（如 2020），如圖 7-6 裡程式A 連接之位址為 163.15.2.1:2020，表示在 IP 位址為 163.15.2.1（宛如電話號碼） 的主機之第 2020 連接埠口（宛如分機號碼）。程式1 的連結位址為 163.15.4.5:8080，程式設計者或網路使用者只要記住這個位址，就可以連絡到程式1，而不必知道（也很難知道）連線之間所經過何種網路，或它在全世界的哪一個角落。

圖 7-6 TCP 與 IP 之連線關係

TCP port 的編號範圍為0 ~ 65535（216），我們採用兩種配置方式：『固定配置埠』（Static Allocated Port）和『動態配置埠』（Dynamically Allocated Port）。將 0 ~ 1023 之位置配置給固定的應用程式（或常用伺服器）使用，使一般用戶連接時不必特別去記憶連接埠的位置，稱之為固定配置埠。例如，當使用者連接到某一主機（163.15.2.1）上的 Web Server（80），只要連接上 http://163.15.2.1，便自動連結到 Web Server，而不用輸入 http://163.15.2.1:80。我們節錄一些較常用的著名埠（Well-known）位置如表 7-1。動態配置埠是當應用程式需要連線時，才由系統動態地配置出來，其埠號碼範圍為 1024 ~ 65535，但某些位置如果被特別指定連線使用（如 8080），就不可以再重複配置。

表 7-1 著名服務的埠號碼（節錄）

<GOTOP>