TCP三次握手和四次断开

Posted 2020-08-03

TCP,一个大家都熟悉的协议，对于技术人员来说，透彻的理解他，就到代表咱们的半只脚已经踏进了IT的大门。

TCP的特点

TCP提供一种面向连接的、可靠的字节流服务。面向连接意味着是一对一的连接（通常是一个客户端连接一个服务端），在交换数据之前，需要先建立连接。在TCP的连接中，仅有一对一的双方建立连接，多播和广播不属于TCP的连接。

TCP保证其可靠性的机制

• 应用数据被分割成TCP认为最适合发送的数据块。由TCP传递给IP的信息单位称为报文段或段（segment）。

• 超时重传策略。当TCP发出一个段后，它启动一个定时器，等待目的端确认收到这个报文段。如果不能及时收到一个确认，将重发这个报文段。

• 当TCP收到发自TCP连接另一端的数据，它将发送一个确认。这个确认不是立即发送，通常将推迟几分之一秒.

• TCP将保持它首部和数据的检验和。这是一个端到端的检验和，目的是检测数据在传输过程中的任何变化。

• 如果收到段的检验和有差错， TCP将丢弃这个报文段和不确认收到此报文段（希望发端超时并重发)。

• 既然TCP报文段作为IP数据报来传输，而 IP数据报的到达可能会失序，因此 TCP报文段的到达也可能会失序。如果必要，TCP将对收到的数据进行重新排序，将收到的数据以正确的顺序交给应用层。

• 既然IP数据报会发生重复,TCP的接收端必须丢弃重复的数据。

• TCP还能提供流量控制。 TCP连接的每一方都有固定大小的缓冲空间。TCP的接收端只允许另一端发送接收端缓冲区所能接纳的数据。这将防止较快主机致使较慢主机的缓冲区溢出。

  
  

  （可参见《TCP/IP详解卷一》）

TCP一些属性说明

• 端口号：

  每个TCP段都包含源端和目的端的端口号，用于寻找发端和收端应用进程。这两个值加

  上IP首部中的源端IP地址和目的端IP地址唯一确定一个TCP连接。

  
  

• 网络套接字（socket):

  一个IP地址和一个端口号也称为一个socket。它也作为表示伯克利版的编程接口,socket包含客户IP地址、客户端口号、服务器IP地址和服务器端口号的四元组,可唯一确定互联网络中每个TCP连接的双方。

  
  

• 全双工：

  TCP为应用层提供全双工服务。这意味数据能在两个方向上独立地进行传输。因此，连

  接的每一端必须保持每个方向上的传输数据序号。

当我们在Linux系统中使用tcpdump时可以看到一些数据的传输信息，这包含了TCP数据包的一些报头信息：

[[email protected] ~]# tcpdump
22:45:12.325568 IP 192.168.1.106.53021 > 192.168.1.210.ssh: Flags [.], ack 285080, win 62, length 0
22:45:12.325909 IP 192.168.1.210.ssh > 192.168.1.106.53021: Flags [P.], seq 285080:285340, ack 105, win 369, length 260

其中，格式为： 原地址 > 目的地址 ： 标示，其中win表示窗口大小，也就是数据量的大小，可以用于流量控制，默认为4096，最大为65535，它是由一个16bit的字段表示的。

SYN: 同步序号连接标示，用来发起一个连接。

ACK: 应答标示，用来确认同步序号有效。

FIN：结束连接标示。

TCP三次握手过程

TCP的三次握手过程其实可以用一个简单的图表示：

连接过程：

1. 请求端（通常为客户端）发送一个SYN段的请求，指明了客户端打算连接的服务的端口以及初始序号ISN，假设这个把报文段为SYN0.

2. 服务器发回包含服务端的初始序号的SYN报文段（SYN1）作为应答,同时在请求端发送的SYN上加1，以ACK的方式返回进行确认。之所以会加1是因为一个SYN将占用一个序号。

3. 客户端必须将确认序号设置为服务端的ISN加1返回一个ACK,以对服务器端SYN报文进行确认.

这样就建立了连接。

这一个简单的过程可以理解为，你去商店买东西.

你向服务员发起一个请求，说:我要xxx,请你把它给我（SYN0);

服务员说:好的我已经收到你的请求（SYN1)您要的是xxx对吧（ACK=SYN0+1）;

你说：是的（Ack）.

然后你们就开始进行交易。

TCP 四次断开过程

建立一个连接需要三次握手，而终止一个连接要经过4次握手。这由TCP的半关闭（HALF-CLOSE）造成的。既然一个TCP连接是全双工（即数据在两个方向上能同时传递），因此每个方

向必须单独地进行关闭。这原则就是当一方完成它的数据发送任务后就能发送一个FIN来终止

这个方向连接。当一端收到一个FIN，它必须通知应用层另一端几经终止了那个方向的数据传

送。发送FIN通常是应用层进行关闭的结果。

四次断开的图示如下：

断开的过程：

1. 当有一方要终止连接时，会向对方发送一个FIN的信号n.

2. 接受方收到信息后，会回复一个ACK(n+1)表示已经收到请求，但此时并不会立即中断连接，而是去尝试关闭自身的连接。

3. 当响应客户端关闭本地的TCP连接之后，会向请求端重新发送一个新的FIN m,表示此事响应端可以关闭。

4. 请求端接受到FIN m的信号后，回复一个ACK,同时自己也进入TIME_WAIT状态，而响应端进入close状态。

   
   

这里应用TCP/IP协议卷的一张图，说明了主机在TCP交互过程中状态的变化：

其实这些内容只是TCP协议的冰山一角，在这个交互过程中还有很多算法和协议规则，具体的细节大家可以参考TCP/IP协议卷。

本文出自 “Trying” 博客，请务必保留此出处http://tryingstuff.blog.51cto.com/4603492/1795450