TCP/IP协议之三次握手四次挥手

TCP(Transmission Control Protocol)网络传输控制协议,是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议,数据传输前建立连接的工作要经过三次握手,数据传输后断开连接的工作要经过四次挥手。
互联网协议地址(Internet Protocol Address,又译为网际协议地址),缩写为IP地址(IP Address),是分配给用户上网使用的网际协议(英语:Internet Protocol, IP)的设备的数字标签。常见的IP地址分为IPv4与IPv6两大类,但是也有其他不常用的小分类。

三次握手的目的是建立可靠的通信信道,简单来说就是数据的发送与接收,而三次握手最主要的目的就是双方确认自己与对方的发送与接收机能正常。

  • 第一次握手:Client什么都不能确认;Server确认了对方发送正常
  • 第二次握手:Client确认了:自己发送、接收正常,对方发送、接收正常;Server确认了:自己接收正常,对方发送正常
  • 第三次握手:Client确认了:自己发送、接收正常,对方发送、接收正常;Server确认了:自己发送、接收正常,对方发送接收正常

四次挥手根本原因是一方发送FIN只表示自己发完了所有要发的数据,但还允许对方继续把没发完的数据发过来。

  • eg:A和B打电话,通话即将结束后,A说“我没啥要说的了”,B回答“我知道了”,但是B可能还会有要说的话,A不能要求B跟着自己的节奏结束通话,于是B可能又巴拉巴拉说了一通,最后B说“我说完了”,A回答“知道了”,这样通话才算结束。

一 TCP报文格式

TCP/IP协议之三次握手四次挥手
想了解更详细的参考TCP/IP三本卷子

简单介绍

1)序号:Seq序号,占32位,用来标识从TCP源端向目的端发送的字节流,发起方发送数据时对此进行标记。
2)确认号:Ack序号,占32位,只有ACK标志位为1时,确认序号字段才有效,Ack=Seq+1。
3)标志位:共6个,即URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN等,具体含义如下:

  • URG:紧急指针(urgent pointer)有效。
  • ACK:确认序号有效。
  • PSH:接收方应该尽快将这个报文交给应用层。
  • RST:重置连接。
  • SYN:发起一个新连接。
  • FIN:释放一个连接。

三次握手

三次握手即建立TCP连接,就是指建立一个TCP连接时,需要客户端和服务端总共发送3个包以确认连接的建立。在socket编程中,这一过程由客户端执行connect来触发
流程如下图所示:
TCP/IP协议之三次握手四次挥手
第一次握手:数据包发送给Server,Client进入SYN_SENT状态,等待Server确认。

第二次握手:Server收到数据包后由标志位SYN=1知道Client请求建立连接,Server将标志位SYN和ACK都置为1,ack=J+1,随机产生一个值seq=K,并将该数据包发送给Client以确认连接请求,Server进入SYN_RCVD状态。

第三次握手:Client收到确认后,检查ack是否为J+1,ACK是否为1,如果正确则将标志位ACK置为1,ack=K+1,并将该数据包发送给Server,Server检查ack是否为K+1,ACK是否为1,如果正确则连接建立成功,Client和Server进入ESTABLISHED状态,完成三次握手,随后Client与Server之间可以开始传输数据了。

SYN是标志位,SYN=1表示请求连接;
ACK其实就是ack后面加上的那个数,真正发送的时候不单独发ACK,只发ack

四次挥手

四次挥手即终止TCP连接,就是指断开一个TCP连接时,需要客户端和服务端总共发送4个包以确认连接的断开。在socket编程中,这一过程由客户端或服务端任一方执行close来触发
流程如下图所示:
TCP/IP协议之三次握手四次挥手
第一次挥手:Client发送一个FIN,用来关闭Client到Server的数据传送,Client进入FIN_WAIT_1状态。
第二次挥手:Server收到FIN后,发送一个ACK给Client,确认序号为收到序号+1(与SYN相同,一个FIN占用一个序号),Server进入CLOSE_WAIT状态。
第三次挥手:Server发送一个FIN,用来关闭Server到Client的数据传送,Server进入LAST_ACK状态。
第四次挥手:Client收到FIN后,Client进入TIME_WAIT状态,接着发送一个ACK给Server,确认序号为收到序号+1,Server进入CLOSED状态,完成四次挥手。

为什么建立连接是三次握手,而关闭连接却是四次挥手呢?

这是因为服务端在LISTEN状态下,收到建立连接请求的SYN报文后,把ACK和SYN放在一个报文里发送给客户端。而关闭连接时,当收到对方的FIN报文时,仅仅表示对方不再发送数据了但是还能接收数据,己方是否现在关闭发送数据通道,需要上层应用来决定,因此,己方ACK和FIN一般都会分开发送。

总的来说,以上只是一些皮毛的见解,深究进去,还是可以延伸出很多知识点的,有兴趣的可以深究其背后的原理。