三次握手四次挥手

Posted 2021-02-20 wangjingguan

知识热身

介绍tcp协议的三次握手四次挥手之前，首先我们来看一下tcp协议数据报文的组成，这样方便我们更好的理解下面将要介绍的三次握手四次挥手的过程，tcp协议报文如下图：

三次握手

1、以下介绍三次握手用到的TCP头部几个重要的字段标识

• seq：序列号，占4个字节，用来标记数据段的顺序，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即产生；给字节编上序号后，就给每一个报文段指派一个序号；序列号seq就是这个报文段中的第一个字节的数据编号。
• ack : 占4个字节，期待收到对方下一个报文段的第一个数据字节的序号；序列号表示报文段携带的第一个字节的编号；而确认号指的是期望接收到下一个字节的编号；因此当前报文段最后一个字节的编号+1即为确认号。
• ACK ：占一位，表示验证字段，仅当ACK=1时，确认号字段才有效。ACk=0时，确认号无效。
• SYN：表示建立TCP连接。当SYN=1，ACK=0时：这是一个连接请求报文段。若同意连接，则在响应报文段中置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标志位只有在TCP建立连接时才会置为1，握手完成后SYN标志位被置0.
• FIN：FIN=1表示断开TCP连接

三次握手过程

想必看到这篇博客的你也应该到了适婚的年龄了，如果你没有男朋友或女朋友，我想也该买包辣条找一个了。下面我们就以"谈恋爱"这个话题来介绍一下三次握手的过程吧。

上图过程说明：

• 1、有客户端发送建立TCP连接的请求报文，其中报文中含seq序列号，是有发送端随即生成的，并且将报文中的SYN字段置为1，表示需要建立TCP连接。（SYN=1，seq=x，x为随机生成数值）
• 2、有服务端回复客户端发送的TCP连接请求报文，其中包含seq序列号，是由服务端随机生成的，并且将SYN置为1，而且会产生ACK字段，ACK字段数值是在客户端发送过来的序列号seq的基础上加1进行回复，以便客户端收到信息时，知道自己的TCP建立请求已经得到验证。（SYN=1，ACK=x+1，seq=y，y为随机生成数值）这里的ack+1可以理解为是确认和谁建立连接。
• 3、客户端收到服务端发送的TCP建立验证请求后，会使自己的序列号加1，并再次回复ACK验证请求，在服务端放过来的seq上加1进行回复。（SYN=1，ACK=y+1，seq=x+1）

四次挥手

过了段时间，你们两个相处的久了，或许你喜欢上其TA女生了，你狠心的抛弃了你当初追求过的女孩，于是，你随便编出了一个理由，才有了你俩以后老死不相往来的演出：

四次挥手过程说明：

• 1、客户端发送断开TCP连接请求的报文，其中报文中含有seq序列号，是有发送端随即生成的，并且还将报文中的FIN字段置为1，表示需要断开TCP连接。（FIN=1，seq=x，x有客户端随机生成）
• 2、服务端会回复客户端发送的TCP断开请求报文，其中包含seq序列号，是有回复端随机生成的，而且会产生ACK字段，ACK字段数字是在客户端发过来的seq序列号基础上加1进行回复，以便客户端收到信息时，知晓自己的TCP断开请求已经得到验证。（FIN=1，ACK=x+1，seq=y，y有服务端随机生成）
• 3、 服务端在回复客户端的TCP断开请求后，不会马上就行TCP连接的断开，服务端会先确保断开前，所有传输到客户端的数据是否已经传输完毕，一旦确认传输完毕，就会将回复报文的FIN字段置1，并且产生随机seq序列号。（FIN=1，ACK=x+1，seq=z，z有服务器端随机生成）
• 4 、客户端收到服务器端的TCP断开请求后，会回复服务端的断开请求，包含随机生成的seq字段和ACK字段，ACK字段会在服务端的TCP断开请求的seq的基础上+1，从而完成服务端请求的验证回复、（FIN=1，ACK=z+1，seq=h，h为客户端随机生成）
  至此，TCP断开完成即四次挥手过程结束

三次握手四次挥手过程中的11中状态

三次握手

• 1、刚开始，连接建立之前，客户端和服务器端的状态都为CLOSED；
• 2、服务器端创建socket后开始监听，变为Listen状态；
• 3、客户端请求建立连接，向服务器发送SYN报文，客户端的状态变为SYN_SENT;
• 4、服务器端收到客户端的报文后向客户端发送向客户端发送ACK和SYN报文，此时服务器的状态变为SYN_RCVD;
• 5、然后客户端收到ACK、SYN，就像服务器发送ACK，客户端状态变为ESTABLISHED；
• 6、服务器端收到客户端的ACK后变为ESTABLISHED。此时3次握手完成，连接建立！

四次挥手

由于TCP连接时全双工的，断开连接会比建立连接麻烦一点点

• 1、客户端向服务器发送FIN报文，请求断开连接，其状态未FIN_WAIT1;
• 2、服务器收到FIN后向客户端发送ACK，服务器的状态为CLOSE_WAIT
• 3、客户端收到ACK后就进入FIN_WAIT2状态，此时连接已经断开了一半了，如果数据还有要发送给客户端，就会继续发送；
• 4、直到发完数据，就会发送FIN报文，此时服务器进入LAST_ACK状态；
• 5、客户端收到服务器的FIN后，马上发送ACK给服务器，此时客户端进入TIME_WAIT状态；
• 6、再过了2MSL长的时间后进入CLOSED状态。服务器收到客户端的ACK就进入CLOSED状态。自此，还有一个状态没有出来：CLOSING状态。CLOSING状态表示：客户端发送了FIN，但是没有收到服务器的ACK，却收到了服务器的FIN，这种情况发生在服务器发送ACK丢包的时候，因为网络传输有时会有意外。

LISTEN：等待从任何远端TCP 和端口的连接请求。

SYN_SENT：发送完一个连接请求后等待一个匹配的连接请求。

SYN_RECEIVED：发送连接请求并且接收到匹配的连接请求以后等待连接请求确认。

ESTABLISHED：表示一个打开的连接，接收到的数据可以被投递给用户。连接的数据传输阶段的正常状态。

FIN_WAIT_1：等待远端TCP 的连接终止请求，或者等待之前发送的连接终止请求的确认。

FIN_WAIT_2：等待远端TCP 的连接终止请求。

CLOSE_WAIT：等待本地用户的连接终止请求。

CLOSING：等待远端TCP 的连接终止请求确认。

LAST_ACK：等待先前发送给远端TCP 的连接终止请求的确认（包括它字节的连接终止请求的确认）

TIME_WAIT：等待足够的时间过去以确保远端TCP 接收到它的连接终止请求的确认。
TIME_WAIT 两个存在的理由：
          1.可靠的实现tcp全双工连接的终止；
          2.允许老的重复分节在网络中消逝。

CLOSED：不在连接状态（这是为方便描述假想的状态，实际不存在）