TCP的seq和ack号计算方法

seq和ack号存在于TCP报文段的首部中，seq是序号，ack是确认号，大小均为4字节（注意与大写的ACK不同，ACK是6个控制位之一，大小只有一位， 仅当 ACK=1 时ack字段才有效。建立 TCP 连接后，所有报文段都必须把 ACK 字段置为 1。）

seq：占 4 字节，序号范围[0，2^32-1]，序号增加到 2^32-1 后，下个序号又回到 0。TCP 是面向字节流的，通过 TCP 传送的字节流中的每个字节都按顺序编号，而报头中的序号字段值则指的是本报文段数据的第一个字节的序号。

ack：占 4 字节，期望收到对方下个报文段的第一个数据字节的序号。

1、三次握手过程中seq和ack的值：

一个TCP连接的建立是通过三次握手来实现的

1. (A) –> [SYN] –> (B)

假如服务器B和客户机A通讯. 当A要和B通信时，A首先向B发一个SYN (Synchronize) 标记的包，告诉B请求建立连接.

注意: 一个 SYN包就是仅SYN标记设为1的TCP包(参见TCP包头Resources). 认识到这点很重要，只有当B受到A发来的SYN包，才可建立连接，除此之外别无他法。因此，如果你的防火墙丢弃所有的发往外网接口的SYN包，那么你将不能主动连接外部任何主机，除非不是TCP协议。

2. (A) <– [SYN/ACK] <–(B)

接着，B收到后会发一个对SYN包的确认包(SYN/ACK)回去，表示对第一个SYN包的确认，并继续握手操作.

注意: SYN/ACK包是仅SYN 和 ACK 标记为1的包.

3. (A) –> [ACK] –> (B)

A收到SYN/ACK 包,A发一个确认包(ACK)，通知B连接已建立。至此，三次握手完成，一个TCP连接完成

Note: ACK包就是仅ACK 标记设为1的TCP包. 需要注意的是当三此握手完成、连接建立以后，TCP连接的每个包都会设置ACK位

握手阶段：

序号方向seqackSYNACK1A->B100000102B->A2000010000+1=10001113A->B1000120000+1=2000101

解释：

1：A向B发起连接请求，以一个随机数初始化A的seq,这里假设为10000，此时ACK＝0

2：B收到A的连接请求后，也以一个随机数初始化B的seq，这里假设为20000，意思是：你的请求我已收到，我这方的数据流就从这个数开始。B的ACK是A的seq加1，即10000＋1＝10001

3：A收到B的回复后，它的seq是它的上个请求的seq加1，即10000＋1＝10001，意思也是：你的回复我收到了，我这方的数据流就从这个数开始。A此时的ACK是B的seq加1，即20000+1=20001

2、数据传输过程中seq和ack的值：

序号方向seqacksize23A->B4000070000

1514

24B->A70000

40000+1514-54=41460

54

25A->B4146070000+54-54=70000151426B->A7000041460+1514-54=42920

54

解释：

23:B接收到A发来的seq=40000,ack=70000,size=1518的数据包

24:于是B向A也发一个数据包，告诉A，你的上个包我收到了。A的seq就以它收到的数据包的ack填充，ack是它收到的数据包的seq加上数据包的大小(不包括：以太网协议头=14字节，IP头=20字节，TCP头=20字节)，以证实B发过来的数据全收到了。

25:A在收到B发过来的ack为41460的数据包时，一看到41460，正好是它的上个数据包的seq加上包的大小，就明白，上次发送的数据包已安全到达。于是它再发一个数据包给B。这个正在发送的数据包的seq也以它收到的数据包的ack填充，ack 就以它收到的数据包的seq(70000)加上包的size(54)填充,即ack=70000+54-54(全是头长，没数据项)。

减去54的原因见下图（链路层使用的是Ethernet II 格式，这个格式有14字节以太网首部+4字节以太网尾部）：

应用数据=size-14-20-20=size-54。（假设IP首部和TCP首部都没有可选选项）

为什么不减去以太网尾部的4字节呢？

因为在物理层上网卡要先去掉前导同步码和帧开始定界符，然后对帧进行CRC检验，如果帧校验和错，就丢弃此帧。如果校验和正确，就判断帧的目 的硬件地址是否符合自己的接收条件（目的地址是自己的物理硬件地址、广播地址、可接收的多播硬件地址等），如果符合，就将帧交“设备驱动程序”做进一步处 理。这时我们的抓包软件才能抓到数据，因此，抓包软件抓到的是去掉前导同步码、帧开始分界符、FCS之外的数据，

3、四次挥手过程中seq和ack的值：

TCP连接的结束是四次挥手的过程，ACK一直等于1

序号方向seqackFINACK1A->B8000090000112B->A9000080000+1=80001013B->A9500080001114A->B8000195000+1=9500101

1. (A) –> [FIN/ACK] –> (B)

客户端A没有要发送给服务端B的数据了，想要关闭链接，则发送一个FIN=1，ACK=1的包，告诉B可以关闭连接了，我没有什么数据要给你了。

2. (A) <– [ACK] <– (B)

然后B会发送ACK=1的包给A，告诉A我知道你没有什么想给我的了，但是我还有数据要给你，你先等下，我先不想FINISH呢。

3. (A) <– [FIN/ACK] <– (B)

等B把数据都发送给A之后，B会再次发送一个包，这次FIN=1，表示我这边也想关闭了，咱俩一起关把。在2和3之间，可能还会有很多B->A的传递，ack均为80001。

4. (A) –> [ACK] –> (B)

然后A回应一个ACK，表示我知道了，一起关吧。B收到这个ACK后，就会CLOSE。但是实际上A不会直接CLOSE，还会进入一个等待时间状态TIME_WAIT，持续2倍的MSL（Maximum Segment Lifetime，报文段在网络上能存活的最大时间）。过了这个状态，才会CLOSE。为什么要等待一段时间？原因有二：

（1）保证TCP的全双工连接能够可靠关闭

假如A发送的最后一次ACK丢包了，没有被B收到，那B超时之后，会再次发送一个FIN包，然后这个包被处于TIME_WAIT状态的A收到，A会再次发送一个ACK包，并重新开始计时，一直循环这个过程，直到A在TIME_WAIT的整个过程中都没有收到B发过来的FIN包，这说明B已经收到了A的ACK包并CLOSE了，因此A这时候才可以安心CLOSE。如果A没有TIME_WAIT状态而是直接close，那么当ACK丢包之后，B会再次发送一个FIN包，但是这个包不会被A回应，因此B最终会收到RST，误以为是连接错误，不符合可靠连接的要求。因此需要等待ACK报文到达B+BRST是TCP数据报中6个控制位之一，6个控制位的作用如下：

URG 紧急:当 URG=1 时，它告诉系统此报文中有紧急数据，应优先传送(比如紧急关闭)，这要与紧急指针字段配合使用。

ACK 确认:仅当 ACK=1 时确认号字段才有效。建立 TCP 连接后，所有报文段都必须把 ACK 字段置为 1。

PSH 推送:若 TCP 连接的一端希望另一端立即响应，PSH 字段便可以“催促”对方，不再等到缓存区填满才发送。

RST复位:若 TCP 连接出现严重差错，RST 置为 1，断开 TCP 连接，再重新建立连接。

SYN 同步:用于建立和释放连接，稍后会详细介绍。

FIN 终止:用于释放连接，当 FIN=1，表明发送方已经发送完毕，要求释放 TCP 连接。

（2）保证这次连接的重复数据段从网络中消失

如果A直接close了，然后向B发起了一个新的TCP连接，可能两个连接的端口号相同。一般不会有什么问题，但是如果旧的连接有一些数据堵塞了，没有达到B呢，新的握手连接就已经到B了，那么这时候，由于区分不同TCP连接是依据套接字，因此B会将这批迟到的数据认为是新的连接的数据，导致数据混乱（源IP地址和目的IP地址以及源端口号和目的端口号的组合称为套接字，新旧连接的套接字很有可能相同）

总结：

确认号：

在握手和结束时确认号应该是对方序列号加1,传输数据时则是对方序列号加上对方携带应用层数据的长度，如果对方携带应用层数据长度为0，则ack与对方序列号相同，不要+1，比如25的ack与24的seq相同。也可以这样理解，因为24没有发送数据，所以A期待B下次发送过来的第一个字节的序号不变，因此25的ack与23的ack相同。

序列号：

在握手和结束时序列号应该是上次序列号+1，传输数据时则是上次的序列号加上上次应用层数据发送长度，如果数据长度为0，则seq与上次一样，不要+1，比如26的seq和24的seq相同。