TCP序列号与确认机制详解 描述 TCP序列号与确认机制是TCP可靠传输的核心基础。每个TCP报文段都包含序列号（Sequence Number）和确认号（Acknowledgment Number）字段，通过它们实现数据的有序传输、丢包检测和重传。理解这一机制对于掌握TCP的可靠性至关重要。 知识点分步讲解 1. 序列号（Sequence Number）的作用 定义 ：序列号是一个32位无符号整数，标识本报文段所发送数据的第一个字节的编号。 初始值 ：在TCP三次握手时，双方会随机生成初始序列号（ISN），以避免旧连接的报文干扰新连接。 递增规则 ：每发送1字节数据，序列号增加1。例如，若初始序列号为1000，发送长度为500字节的数据，则下一报文段的序列号为1500。 核心功能 ： 数据排序 ：接收方根据序列号将乱序的报文段重组为有序数据。 丢包检测 ：若接收方发现序列号不连续，可推断中间数据丢失。 2. 确认号（Acknowledgment Number）的作用 定义 ：确认号是一个32位无符号整数，表示接收方期望收到的下一个字节的序列号。其含义是“确认号之前的所有数据已正确接收”。 生成规则 ：若接收方已收到序列号为1000-1499的数据，则发送确认号1500，表示期望从1500开始的数据。 累积确认 ：TCP采用累积确认机制，即确认号意味着所有小于该号的数据均已接收。例如，若确认号为1500，则序列号1000-1499的数据均被确认，无需单独确认每个报文段。 3. 序列号与确认号的协同工作流程 以下通过具体示例说明（假设初始序列号Client=1000，Server=5000）： 步骤1 ：客户端发送数据 客户端发送报文：序列号=1000，数据长度=200字节。 发送后，客户端待确认的序列号范围是1000~1199。 步骤2 ：服务端确认接收 服务端收到数据后，检查序列号连续（1000-1199），回复确认报文：确认号=1200（即期望下一个字节的序列号）。 同时，服务端可能携带数据（如响应），其序列号以服务端的初始序列号（5000）开始。 步骤3 ：客户端处理确认 客户端收到确认号1200后，知悉1000-1199的数据已被接收，从发送缓冲区清除这些数据。 若超时未收到确认，客户端触发重传。 4. 丢包与重传的触发条件 超时重传 ：发送方为每个已发送未确认的报文启动定时器，若超时未收到确认，则重传。 快速重传 ：接收方收到乱序数据（如序列号1200先于1000到达）时，会重复发送最近的有效确认号（例如多次发送确认号1000），发送方收到3次重复确认后立即重传缺失数据。 5. 实际报文分析（Wireshark示例逻辑） 假设捕获到一次通信的简化报文： 客户端 → 服务端：Seq=1000, Len=300, Ack=5000（确认服务端之前的数据） 服务端 → 客户端：Seq=5000, Len=100, Ack=1300（确认客户端1000-1299的数据） 客户端 → 服务端：Seq=1300, Len=200, Ack=5100（确认服务端5000-5099的数据） 通过序列号和确认号的递增，双方可同步数据收发进度。 6. 特殊场景处理 乱序报文 ：接收方将乱序数据暂存缓冲区，待缺失数据到达后按序提交给应用层。 重复报文 ：接收方通过序列号判断重复数据，直接丢弃。 窗口机制协同 ：确认号会伴随窗口大小（Window Size）通知发送方可继续发送的数据量，避免接收方缓冲区溢出。 总结 TCP序列号与确认机制通过编号数据字节、累积确认和重传策略，确保了数据传输的可靠性和有序性。这一机制是TCP流量控制、拥塞控制等功能的基础，也是面试中常考的底层原理。