TCP 首部中的選項欄位

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TCP 使用者傳送包含資料和 TCP 首部資訊的報文段。首部包含源地址、目的地址和其他變數。在傳輸過程中，每個網路裝置都會處理 TCP 首部。資料保持不變，但首部細節（如 IP 地址）可能會發生變化。

TCP 首部中的選項欄位

TCP 首部有一個可選的選項欄位，用於增強功能。它可以是 0 到 320 位，具體取決於資料偏移量的大小。選項欄位包含各種型別：最大報文段大小、視窗縮放、時間戳等。此欄位顯示總選項長度，包括型別和長度。選項資料欄位包含選項詳細資訊，例如數值或時間戳。

此欄位提高了 TCP 連線的效能、可靠性和安全性。它根據網路狀況調整報文段和視窗大小。它檢測並防止報文段重新排序和欺騙。選項欄位在連線建立期間協商傳送方和接收方之間的功能。在 IPv4 報文段中，選項欄位位於首部之後，包含額外資訊。它最多可以為 40 位元組，但實際大小因報文段而異。並非所有報文段都包含選項欄位；這取決於使用情況和目的。

TCP 首部中選項欄位的重要性

TCP 首部中的選項欄位是為了 TCP 協議的未來改進而建立的。但是，它並沒有被廣泛使用，其內容也沒有標準化。

TCP 最初建立時，網際網路規模較小且不太複雜。最初的 TCP 首部可以很好地處理兩個裝置之間的通訊。但隨著網際網路的發展，出現了新的需求，例如傳輸更大的資料並確保更可靠和安全的通訊。

選項欄位旨在滿足這些新需求，而無需完全更改 TCP 協議。但是，它並沒有得到廣泛採用，並且不建議使用它。以下是一些原因

• 選項欄位不是強制性的，因此並非所有 TCP 實現都支援它。

• 選項欄位的內容沒有標準化，導致相容性問題。

• 選項欄位為每個 TCP 報文段添加了額外資訊，這可能會降低效能。

由於這些原因，選項欄位現在很少使用。如果您需要標準 TCP 首部不支援的新功能，最好使用 TCP 協議擴充套件（如選擇性確認 (SACK) 選項）。

TCP 選項欄位中的各種選項

TCP 選項欄位使資料傳輸更快、更安全、更可靠。它幫助 TCP 選擇資料大小，檢測和修復問題。選項欄位支援與其他計算機協商功能。TCP 有 35 個選項，具有不同的名稱和編號。有些是常見且已知的，而另一些則是新的或未使用的。

常見選項

• 選項列表結束：標記選項欄位的結束。

• 無操作：填充空閒空間以對齊選項。

• 最大報文段大小 (MSS)：告知要傳送的最大資料大小。

• 視窗縮放：使視窗大小更大，以加快傳輸速度。

• 允許 SACK：允許選擇性確認來修復資料問題。

• SACK：提供選擇性確認部分，以避免資料重傳。

• 時間戳：測量報文段時間並提高連線效率。

TCP 適應網際網路需求，與舊計算機配合使用，並變得更快、更安全、更可靠。

資料偏移欄位

TCP 首部中的資料偏移欄位指定首部大小（以字為單位）。一個字是 32 位或 4 位元組的資料。資料偏移量顯示 TCP 首部大小。

• 最小大小：5 個字（20 位元組），沒有選項，只有必需欄位。

• 最大大小：15 個字（60 位元組），其中 10 個字（40 位元組）為選項。

資料偏移量幫助接收方在 TCP 報文段中定位資料。它避免了選項和資料之間的混淆，提高了效率。

分片和 MSS

當大型報文段無法適應網路鏈路的限制時，就會發生分片。每個分片都有自己的 IP 首部，其中包含位置和長度資訊。目的地使用此資訊重新組裝分片。

分片以多種方式影響 TCP 效能

• 每個分片的額外 IP 首部會增加開銷。

• 由於分片是單獨傳輸和確認的，因此報文段丟失的風險增加。

• 由於每個跳點都會處理分片，因此延遲會增加。

TCP 使用 MSS 選項設定最大資料大小來避免分片。MSS 在連線建立（SYN 報文段）期間協商。預設 MSS：IPv4 為 536 位元組，IPv6 為 1220 位元組。MSS 幫助 TCP 傳送較小的報文段，避免分片。它提高了 TCP 連線的吞吐量、可靠性和延遲。

視窗大小和視窗縮放

視窗大小控制 TCP 中兩臺計算機之間的資料流。它限制了可以傳送或接收的資料量。TCP 首部有一個 16 位的視窗大小欄位。最大大小為 65535 位元組，對於快速或遠端網路而言並不總是足夠。TCP 使用視窗縮放選項來增加視窗大小。在連線開始時，縮放因子決定實際視窗大小。縮放因子可以是 0 到 14，允許最大 1 GB 的視窗。視窗縮放幫助 TCP 使用更大的視窗大小，在長距離或繁忙的網路上速度更快。

報文段丟失和 SACK

報文段丟失是指由於各種原因導致報文段從未到達其目的地。TCP 使用序列號來跟蹤已傳送和接收的報文段。確認號告訴傳送方已收到哪些報文段。有時，某些報文段會丟失，導致已接收資料的重傳。TCP 使用選擇性確認 (SACK) 來避免重傳已接收的資料。SACK 告訴傳送方哪些部分資料已收到，哪些資料丟失。SACK 幫助 TCP 更快地解決資料丟失問題並提高可靠性。

舊的重複報文段和時間戳

舊的重複報文段是指由於錯誤而多次傳送報文段。TCP 使用時間戳來區分舊報文段和新報文段。時間戳記錄傳送方和接收方時間以檢查報文段的新鮮度。透過使用時間戳，TCP 確保僅處理新報文段，從而提高安全性和速度。

結論

TCP 首部中的選項欄位是一個額外的部分，它使 TCP 能夠執行更多操作並更好地工作。選項欄位可以包含許多選項，這些選項可以幫助 TCP 更快、更安全、更可靠地傳送和接收資料。一些常見且重要的選項包括

• MSS：告知可以一次傳送的最大資料大小。

• 視窗縮放：告知如何使視窗大小更大。

• SACK：告知哪些部分資料良好，哪些資料丟失。

• 時間戳：告知每個報文段的兩個時間。

選項欄位還取決於 TCP 首部的一些其他部分，例如

• 資料偏移量：告知 TCP 首部的大小（以字為單位）。

• 序列號：告知傳送和接收了哪些報文段。

• 確認號：告知哪些報文段良好。

選項欄位是 TCP 隨著時間的推移而變化和改進的一種方式。透過使用選項欄位，TCP 可以滿足網際網路的需求和願望，同時仍然與舊計算機配合使用。選項欄位還可以讓 TCP 執行新操作，從而使 TCP 速度更快、更安全、更可靠。