22-TCP 协议（PSH 标志）

Posted 2022-12-15 --Allen--

1. PSH 标志位

从你第一次抓包以来，PSH 标志位几乎与你形影不离。它的英文单词是 PUSH，表示“推”的意思。

1.1 接收缓冲区和发送缓冲区

在谈 PSH 标志位前，先来说说 TCP 双方是如何发送数据的。

假设有发送方 A 和接收方 B。发送方有一个发送缓冲区，接收方有一个接收缓冲区，见图 1。进程 A 发送”hello”, “world” 后，只是将这些数据写到自己的发送缓冲区，为了能讲清 PSH 的作用，不妨假设我们可以自己指定 PSH 标志。在图 1 所示的情况中，第一次 write 没有指定 PSH 标记，而第二次指定了 PSH 标志。

图1 TCP 协议中的发送缓冲区与接收缓冲区

接收进程 B，接收到 TCP 报文后，将数据放入到接收缓冲区。

1.2 PSH 的作用

在 1.1 节中，TCP 模块什么时候将数据发送出去（从发送缓冲区中取数据），以及 read 函数什么时候将数据从接收缓冲区读取都是未知的。

如果使用 PSH 标志，上面这件事就确认下来了：

• 发送端

对于发送方来说，由 TCP 模块自行决定，何时将接收缓冲区中的数据打包成 TCP 报文，并加上 PSH 标志（在图 1 中，为了演示，我们假设人为的干涉了 PSH 标志位）。一般来说，每一次 write，都会将这一次的数据打包成一个或多个 TCP 报文段（如果数据量大于 MSS 的话，就会被打包成多个 TCP 段），并将最后一个 TCP 报文段标记为 PSH。

当然上面说的只是一般的情况，如果发送缓冲区满了，TCP 同样会将发送缓冲区中的所有数据打包发送。

• 接收端

如果接收方接收到了某个 TCP 报文段包含了 PSH 标志，则立即将缓冲区中的所有数据推送给应用进程（read 函数返回）。

当然有时候接收缓冲区满了，也会推送。

接下来，通过实验来理解 PSH 标志位的作用。这个实验是经过设计的，只是为了方便你理解。

2. 实验

2.1 环境准备

服务器：unp/protocol/tools/tcpserver/psh_serv.c，部署在 Linux 上。
客户端：unp/protocol/tools/winclient/psh_client.cpp，部署在 Windows 上。

psh_serv 服务器从接收方接收数据，进行循环 read，每一次 read 返回会在屏幕打印读取的字节数。

psh_client 客户端向服务器发送数据，循环 write，每一次 write blocksize 个字节，循环 write count 次。blocksize 和 count 由命令行参数控制。

接下来我们进行两个实验。

2.2 实验1

客户端循环 write 8 次，每次 write 1024 字节

• Linux 上启动服务器

$ ./psh_serv 192.168.80.129 8000 8192

最后一个参数 8192 指明了 read 函数的一次要读取的字节数。

• Windows 上启动 OmniPeek 抓包，同时启动客户端

psh_client.exe 192.168.80.129 8000 8 1024

最后两个参数 8 1024 表示客户端循环写数据 8 次，每次写 1024 字节。

• 结果

图2 8 次写数据，每次写 1024 字节

图3 服务器每一次循环只 read 了 1024 字节就返回

从图 2 和图 3 我们可以看到，因为客户端每一次 write 后，发送的 TCP 报文都带有 PSH 标志位，接收方收到带有 PSH 的报文后，会立即推送给接收进程。

2.3 实验2

客户端只写一次数据，大小为 8192 字节

• Linux 上启动服务器

$ ./psh_serv 192.168.80.129 8000 8192

最后一个参数 8192 指明了 read 函数的一次要读取的字节数。

• Windows 上启动 OmniPeek 抓包，同时启动客户端

psh_client.exe 192.168.80.129 8000 1 8192

最后两个参数 1 8192 表示客户端循环写数据 1 次，每次写 8192 字节。

• 结果

图4 一次性发送 8192 字节

图5 接收方一次性将所有数据全部 read

从图 4 中可以看到，一次 write 了 8192 字节到缓冲区，但是因为 MSS 的限制（服务器端 MSS 为 1460，而客户端只有 1260），客户端会在两个 MSS 之间选一个最小值来确认发送 TCP 报文段大小。

图 4 中，客户端将 8192 字节的数据拆分成了 7 个报文段，注意只有最后一个报文段有 PSH 标志位。

只要接收方的缓冲区没有满，就会一直等待，直到接收到一个带有 PSH 标志的报文，read 才会返回。

3. 总结

• 掌握 PSH 的含义