TCP状态详解

Posted 2022-04-25 yyxianren

报文结构

 

TCP标志位

标志位就是用于协议的一些机制的实现的比特位大家可以看到有6比特，它们依次如下：

URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN。

　　URG表示紧急指针字段有效；

　　ACK置位表示确认号字段有效；

　　PSH表示当前报文需要请求推（push）操作；

　　RST置位表示复位TCP连接；

　　SYN用于建立TCP连接时同步序号；

　　FIN用于释放TCP连接时标识发送方比特流结束。

都是1bit，1bit代表0和1，字段等于1确认有效

　　源端口和目的端口：各为16比特，用于表示应用层的连接。源端口表示产生数据包的应用层进程，而目的端口则表示数据包所要到达的目的进程。

　　序列号：为32比特，表示数据流中的字节数。序列号为首字节在整个数据流中的位置。初始序列号随机产生，并在连接建立阶段予以同步。

　　确认号：表示序号为确认号减去1的数据包及其以前的所有数据包已经正确接收，也就是说他相当于下一个准备接收的字节的序号。

　　头部信息：4比特，用于指示数据起始位置。由于TCP包头中可选项的长度可变，因此整个包头的长度不固定。如果没有附加字段，则TCP数据包基本长度为20字节。

　　窗口：16位，表示源端主机在请求接收端等待确认之前需要接收的字节数。它用于流量控制，窗口大小根据网络拥塞情况和资源可用性进行增减。

　　校验位：16位。用于检查TCP数据包头和数据的一致性。

　　紧急指针：16位。当URG码有效时只向紧急数据字节。

　　可选项：存在时表示TCP包头后还有另外的4字节数据。TCP常用的选项为最大数据包（并非整个TCP报文）MSS。每一个TCP段都包含一个固定的20字节的段头。TCP段头由20字节固定头和一些可选项组成。实际数据部分最多可以有65495（65535－20－20＝65495）字节。

 

三次握手建立连接

　　第一次握手，client端将标志位SYN置位，序列号为随机数J，并将数据包发送给server。client进入SYN_SENT状态，等待服务端确认。

　　第二次握手，server端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都置位为1，确认位为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端收到数据包后，检查确认位是否为ack=j+1，标志位ACK位是否为1，若果正确把标志位ACK置位为1，序列号为seq=j+1,确认号为ack=K+1并将数据包发送给server，server端收到消息后检查确认位是否等于ack=k+1，标志位是否ACK=1，如果正确则连接建立成功，client和server进入ESTABLISHED窗台，完成三次握手，随后client和server之间可以开始传输数据了。

 

四次挥手拆除连接

　　四次挥手（Four-Way Wavehand）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，整个流程如下图所示：

　　由于TCP连接时全双工的，因此，每个方向都必须要单独进行关闭，这一原则是当一方完成数据发送任务后，发送一个FIN来终止这一方向的连接，收到一个FIN只是意味着这一方向上没有数据流动了，即不会再收到数据了，但是在这个TCP连接上仍然能够发送数据，直到这一方向也发送了FIN。首先进行关闭的一方将执行主动关闭，而另一方则执行被动关闭，上图描述的即是如此。

　　（1）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。

　　（2）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。

　　（3）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。

　　（4）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。

 

TCP十一种状态总结：