TCP三次握手和四次挥

Posted 2020-12-20 beavan

一、TCP报文格式

在了解三次握手和四次挥手之前，首先要知道TCP报文内部包含了哪些东西。

报文主要段的含义：

序号[seq]：用来标记数据段的顺序，确保TCP传输有序。

确认序号[ack]：发送方期待接收的下一序列号<ack=seq+1>。只有ACK=1时才有效。

ACK[确认]：确认序号标志，ACK=1表示确认号字段有效，ACK=0表示确认序号无效。

SYN[同步]：连接请求序号标志，用于建立连接。
    SYN=1表示连接请求报文[SYN=1，ACK=0]或连接接受报文[SYN=1，ACK=1]。
    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。    

FIN[终止]：结束标志，用于释放连接，FIN=1表示发送方的数据已经发送完毕，并要求释放运输连接。

PS：ACK、SYN和FIN这些大写的单词表示标志位[暂1bit]，其值要么是1，要么是0；ack、seq小写的单词表示序号。

二、“三次握手”

2.1 三次握手过程

建立TCP连接时，需要客户端和服务器共发送3个包。

• 第一次：客户端发送初始序号x和SYN=1请求标志

• 第二次：服务器发送请求标志SYN，发送确认标志ACK，发送自己的序号seq=y，发送客户端的确认序号ack=x+1

• 第三次：客户端发送ACK确认号，发送自己的序号seq=x+1，发送对方的确认号ack=y+1

2.2 三次握手过程分析：

• 第一次：客户端发送请求到服务器，服务器知道客户端发送，自己接收正常。SYN=1,seq=x
• 第二次：服务器发给客户端，客户端知道自己发送、接收正常，服务器接收、发送正常。ACK=1,ack=x+1,SYN=1,seq=y
• 第三次：客户端发给服务器：服务器知道客户端发送，接收正常，自己接收，发送也正常.seq=x+1,ACK=1,ack=y+1

上面分析过程可以看出，握手两次达不到让双方都得出自己、对方的接收、发送能力都正常的结论的。

三、 “四次挥手”

3.1 四次挥手过程

• 第一次挥手：客户端发出释放FIN=1，自己序列号seq=u，进入FIN-WAIT-1状态
• 第二次挥手：服务器收到客户端的后，发出ACK=1确认标志和客户端的确认号ack=u+1，自己的序列号seq=v，进入CLOSE-WAIT状态
• 第三次挥手：客户端收到服务器确认结果后，进入FIN-WAIT-2状态。此时服务器发送释放FIN=1信号，确认标志ACK=1，确认序号ack=u+1，自己序号seq=w，服务器进入LAST-ACK（最后确认态）
• 第四次挥手：客户端收到回复后，发送确认ACK=1，ack=w+1，自己的seq=u+1，客户端进入TIME-WAIT（时间等待）。客户端经过2个最长报文段寿命后，客户端CLOSE；服务器收到确认后，立刻进入CLOSE状态。

3.2四次挥手过程分析

• 第一次：客户端请求断开FIN,seq=u
• 第二次：服务器确认客户端的断开请求ACK,ack=u+1,seq=v
• 第三次：服务器请求断开FIN,seq=w,ACK,ack=u+1
• 第四次：客户端确认服务器的断开ACK,ack=w+1,seq=u+1

四、其他问题

4.1为什么三次握手和四次挥手？

• 三次握手时，服务器同时把ACK和SYN放在一起发送到了客户端那里
• 四次挥手时，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。

4.2为什么客户端最后还要等待2MSL？

• 客户端需要保证最后一次发送的ACK报文到服务器，如果服务器未收到，可以请求客户端重发，这样客户端还有时间再发，重启2MSL计时。