TCP选项字段

固定头部（20 字节）

 0                   1                   2                   3
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-------------------------------+-------------------------------+
|          源端口号              |          目的端口号           |
+-------------------------------+-------------------------------+
|                        序列号 (Seq)                            |
+---------------------------------------------------------------+
|                      确认号 (Ack)                             |
+-------+-------+-------+-------+-------------------------------+
|数据偏 |保留   |URGACK |窗口   |            校验和              |
|移(4)  |(6)    |PSHRST |大小   |                               |
|       |       |SYNFIN |       |                               |
+-------------------------------+-------------------------------+
|         紧急指针              |        选项（可变长）           |
+-------------------------------+-------------------------------+

选项字段格式

+--------+--------+------------------+
| Kind   | Length | Data             |
| (1字节) |(1字节) | (可变长)          |
+--------+--------+------------------+

Kind=0   : 选项列表结束
Kind=1   : 无操作（填充对齐）
Kind=2-255: 具体选项

定义

• Kind=2，Length=4。
• 通告本端能接收的最大 TCP 数据长度（不含 TCP 头部），通常在 SYN 报文中通告。

工作过程

客户端 → SYN (MSS=1460)   → 服务器
客户端 ← SYN+ACK (MSS=1460) ← 服务器

双方协商取较小值:
实际MSS = min(客户端MSS, 服务器MSS)

常见 MSS 值

定义

• Kind=3，Length=3。
• 扩大 TCP 窗口大小（原始窗口字段仅 16 bit，最大 65535 字节）；窗口缩放因子（Shift Count）范围 0–14。

计算

实际窗口 $= 窗口字段值 \times 2^{缩放因子}$

例：窗口字段 = 32768，缩放因子 = 3，则实际窗口 $= 32768 \times 2^{3} = 262144$ 字节 = 256 KB。

协商过程

客户端 → SYN (窗口缩放=7)  → 服务器
客户端 ← SYN+ACK (窗口缩放=5) ← 服务器

数据传输:
客户端发送窗口 = 窗口字段 × 2^7   （用服务器通告的因子）
服务器发送窗口 = 窗口字段 × 2^5   （用客户端通告的因子）

定义

• Kind=8，Length=10，包含两个 4 字节时间戳值。

+--------+--------+----------+----------+
| Kind=8 | Len=10 | TSval    | TSecr    |
|        |        | (4字节)   | (4字节)   |
+--------+--------+----------+----------+

功能 1：RTT 测量

发送方记录发送时 $TSval = T_1$；收到 ACK 后 $TSecr = T_1$（对方回显），则 $RTT =$ 当前时间 $-$ $T_1$。比传统 Karn 算法更精确，用于调整超时重传时间。

功能 2：防止序列号回绕（PAWS）

• 高速网络中，旧报文的序列号可能与新报文相同（回绕）。
• 时间戳单调递增，可区分新旧报文：收到的时间戳小于之前收到的 → 丢弃（可能是旧报文）。

定义

• Kind=4（SACK 许可）、Kind=5（SACK），Length 可变。
• 允许接收方告知发送方哪些报文段已收到。

为什么需要

发送: [1-1000] [1001-2000] [2001-3000] [3001-4000]
收到: [1-1000] [1001-2000]    ×丢失×    [3001-4000]

无SACK: 发送方只能重传 2001-4000（Go-Back-N 式浪费）
有SACK: 发送方知道 3001-4000 已收到，只重传 2001-3000

SACK 块格式

+--------+--------+--------------------------+
| Kind=4 | Length | SACK块列表               |
|        |        | [左边界1, 右边界1]        |
|        |        | [左边界2, 右边界2]        |
+--------+--------+--------------------------+

工作示例

接收方在ACK中携带SACK:
ACK=2001, SACK=[3001-4001]

发送方解读: 2001 之前都收到，3001-4001 也收到
只重传: 2001-3000

• 窗口缩放协商（Kind=3）：SYN 阶段协商，双方各自选择缩放因子。
• 空操作（NOP，Kind=1）：用于 4 字节对齐填充，不携带数据。
• 选项结束（EOL，Kind=0）：标记选项字段结束，填充到 4 字节边界。