TCP三次握手与四次挥手
TCP(Transmission Control Protocol)传输控制协议,提供可靠的面向连接的服务,采用三次握手建立连
SYN:同步***,用来发起一个连接。SYN=1的报文不能携带数据,但是消耗掉一个序号。连接建立时用于同步序号。当SYN=1,ACK=0时表示:这是一个连接请求报文段。若同意连接,则在响应报文段中使得SYN=1,ACK=1。因此,SYN=1表示这是一个连接请求,或连接接受报文。SYN这个标志位只有在TCP建产连接时才会被置1,握手完成后SYN标志位被置0。
ACK:确认标识,当ACK=1时确认字段才有效。
seq:***,即数据包本身的***,为连接以后传输数据使用;TCP把连接中发送的所有数据字节都编上一个序号,第一个字节的编号由本地随机产生;给字节编上序号后,就给每一个报文段指派一个序号;***seq就是这个报文段中的第一个字节的数据编号。
ack:对收到数据包的确认,值是等待接受的数据包的***(即期望对方继续发送的那个数据包的***)。
FIN:用来释放一个连接。FIN=1表示:此报文段的发送方的数据已经发送完毕,并要求释放运输连接
TCP三次握手过程
第一次:客户端C向服务端S发送连接请求报文,该报文首部中的SYN=1,ACK=0,随机选取一个***seq=i作为初始***。此时,客户端进入SYN_SEND同步已发送状态。
第二次:服务端收到客户端的连接请求报文,如果同意建立连接,则发送确认报文。确认报文首部中SYN=1、ACK=1、ack=i+1、seq=j(服务端的初始***)。此时,服务器进入SYN_RCVD同步收到状态。
第三次:客户端收到服务端的确认报文之后,会向服务器发送确认报文,告诉服务器收到了它的确认报文并准备建立连接。确认报文首部中SYN=0、ACK=1、ack=j+1、seq=i+1。服务端收到客户端确认报文,此时,服务端进入ESTABLISHED已建立连接状态。
TCP三次握手理论背景
(a)TCP提供可靠的面向连接的服务,TCP是全双工的,即任意一端可以发送数据,也可以接受数据,需要有一个发送***和接受***。
(b)TCP三次握手的目的是同步连接双方的***和确认号,并交换TCP窗口大小信息,确认双方有收发数据的能力。
为什么不是两次握手或四次握手?
防止失效的连接请求报文段被服务端接受,从而产生错误
四次挥手过程
1)客户端进程发出连接释放报文,并且停止发送数据。释放数据报文首部,FIN=1,其***为seq=u(等于前面已经传送过来的数据的最后一个字节的序号加1),此时,客户端进入FIN-WAIT-1(终止等待1)状态。 TCP规定,FIN报文段即使不携带数据,也要消耗一个序号。
2)服务器收到连接释放报文,发出确认报文,ACK=1,ack=u+1,并且带上自己的***seq=v,此时,服务端就进入了CLOSE-WAIT(关闭等待)状态。TCP服务器通知高层的应用进程,客户端向服务器的方向就释放了,这时候处于半关闭状态,即客户端已经没有数据要发送了,但是服务器若发送数据,客户端依然要接受。这个状态还要持续一段时间,也就是整个CLOSE-WAIT状态持续的时间。
3)客户端收到服务器的确认请求后,此时,客户端就进入FIN-WAIT-2(终止等待2)状态,等待服务器发送连接释放报文(在这之前还需要接受服务器发送的最后的数据)。
4)服务器将最后的数据发送完毕后,就向客户端发送连接释放报文,FIN=1,ack=u+1,由于在半关闭状态,服务器很可能又发送了一些数据,假定此时的***为seq=w,此时,服务器就进入了LAST-ACK(最后确认)状态,等待客户端的确认。
5)客户端收到服务器的连接释放报文后,必须发出确认,ACK=1,ack=w+1,而自己的***是seq=u+1,此时,客户端就进入了TIME-WAIT(时间等待)状态。注意此时TCP连接还没有释放,必须经过2∗∗MSL(最长报文段寿命)的时间后,当客户端撤销相应的TCB后,才进入CLOSED状态。
6)服务器只要收到了客户端发出的确认,立即进入CLOSED状态。同样,撤销TCB后,就结束了这次的TCP连接。可以看到,服务器结束TCP连接的时间要比客户端早一些。
为什么连接的时候是三次握手,关闭的时候却是四次握手?
因为当Server端收到Client端的SYN连接请求报文后,可以直接发送SYN+ACK报文。其中ACK报文是用来应答的,SYN报文是用来同步的。但是关闭连接时,当Server端收到FIN报文时,很可能并不会立即关闭SOCKET,所以只能先回复一个ACK报文,告诉Client端,"你发的FIN报文我收到了"。只有等到我Server端所有的报文都发送完了,我才能发送FIN报文,因此不能一起发送。故需要四步握手。
为什么TIME_WAIT状态需要经过2MSL(最大报文段生存时间)才能返回到CLOSE状态?
虽然按道理,四个报文都发送完毕,我们可以直接进入CLOSE状态了,但是我们必须假象网络是不可靠的,有可以最后一个ACK丢失。所以TIME_WAIT状态就是用来重发可能丢失的ACK报文。在Client发送出最后的ACK回复,但该ACK可能丢失。Server如果没有收到ACK,将不断重复发送FIN片段。所以Client不能立即关闭,它必须确认Server接收到了该ACK。Client会在发送出ACK之后进入到TIME_WAIT状态。Client会设置一个计时器,等待2MSL的时间。如果在该时间内再次收到FIN,那么Client会重发ACK并再次等待2MSL。所谓的2MSL是两倍的MSL(Maximum Segment Lifetime)。MSL指一个片段在网络中最大的存活时间,2MSL就是一个发送和一个回复所需的最大时间。如果直到2MSL,Client都没有再次收到FIN,那么Client推断ACK已经被成功接收,则结束TCP连接。