TCP协议的三次握手和四次挥手机制

Posted 2020-10-24 明王不动心

核心知识点：

1.三次握手:seq和ack number

2.四次挥手：FIN和随机数

 

一、TCP/IP协议

TCP/IP协议（Transmission control protool/Internet protool）叫做传输控制/网际协议，又叫做网络通讯协议。

这个协议是Internet国际互联网络的基础，TCP/IP协议是网络中使用的基本的通行协议。

虽然从名字上看TCP/IP协议（传输控制协议/网际协议），但是TCP/IP实际上是一组协议，

包括上百个各种功能的协议，如：远程登录、文件传输和电子邮件等，

而TCP协议和IP协议是保证数据完整性传输的两个基本的重要协议。

通常说TCP/IP是协议簇，而不单单是TCP和IP，TCP协议使用范围极广，是目前异种网络通信使用的唯一协议体系，

适用于连接各种机型，既可用于局域网，也可用于广域网。

 

TCP/IP是很多不同的协议组成，TCP用户数据报表协议，也称做TCP传输控制协议（Transport Control Protool可靠的主机到主机层协议），

传输控制协议是OSI网络的第四层的叫法，TCP传输控制协议是TCP/IP传输的6个基本协议的一种，

两个TCP意思不相同，TCP是一种可靠的面向连接的传输服务，它在传输数据时是分段进行的，主机交换数据必须建立一个对话。

它用比特流通信，即数据被作为无结构的字节流，通过TCP传输的字段指定顺序号，以获得可靠性，

是OSI参考模型的第四层，TCP是使用IP的网间互联网功能而提供可靠的数据传输，

IP不停的把报文放到网络上，而TCP是负责确定报文到达，

在协同IP的操作中TCP负责：握手过程、报文管理、流量控制、错误检测和处理（控制），

可以根据一定的编号顺序对非正常顺序的报文给予重新排列顺序。

传输协议就只有两种，一种是可靠传输协议（TCP），一种是不可靠传输协议（UDP）。

关于TCP协议可以查看：

http://www.cnblogs.com/yangmingxianshen/p/7900531.html

http://www.cnblogs.com/yangmingxianshen/p/7787281.html

 

二、三次握手和四次挥手

1.三次握手：建立连接

TCP是对主机层的传输控制协议，提供可靠的连接服务，采用三次握手确认建立一个连接，位码即tcp的标志位。

 

部分名词解释：

• SYN：建立联机，标识状态
• ACK：确认，标识状态
• PSH：传送
• FIN：结束
• RST：重置
• URG：紧急
• Sequence number：顺序号码
• Acknowledge number：确认号码

第一次握手：主机A发送位码为SYN=1，随机产生seq number=1（假设）的数据包到服务器上，主机B由SYN=123456知道，主机A要求建立连接。

第二次握手：主机B收到请求后要确认联机信息，向A发送ack number=（主机A的seq+1），syn=1，ack=1，随机产生seq number=654321的包。

第三次握手：主机A收到后检查ack number是否正确，即第一次发送的seq number+1，以及位码ck是否为1，若正确，主机A会再发送ack number=（主机B的seq+1），

　　ACK=1，主机B收到后，确认seq值与ACK=1，如果正确则连接成功，就可以开始传送数据了。

三次握手的关键的在于seq和ack number上面，前两次握手都会随机生成一个seq随机数，这个随机数将决定下次确认的ack number=（seq+1），

而SYN和ACK可以看作是一种状态，A到B需要发送请求，B到A也要发送请求，所以前两次握手是有SYN的，

而第一次握手是发起状态，所以之后后面两次有确认信息ACK，以及ack number。

 

2.四次挥手：断开连接

上面已经阐述了TCP请求如何通过三次握手建立连接的过程，现在阐述TCP请求如何通过4次回收来断开连接的，如何保证数据的完整性和安全性的。

由于TCP连接是全双工，因此每个方向都必须单独进行关闭，这个原则是当一方完成它的数据发送任务后就发送一个FIN来终结这方面的连接。

收到一个FIN意味着这一方向没有数据流动，一个TCP连接在收到一个FIN后仍能发送数据，首先进行关闭的一方将执行主动关闭，而另一方执行被动关闭。

现假设A到B数据传输完毕：

第一次挥手：A发送给B一个FIN，标志数据已经传输完毕，用来关闭A到B的数据传输，同时还发送一个随机数M，类似于seq。

第二次挥手：B收到信息后会返回一个ack=M+1给A，表示已经收到。

第三次挥手：当B的数据传输也结束的时候，B也会给A发送一个FIN，通知A已经传输完毕，同时还发送一个随机数N。

第四次挥手：A收到信息后，返回一个确认信息，ack=N+1给B，通知B自己已经收到了。至此双方都断开连接，标志着整个TCP会话结束。

四次挥手其实是两次单方面的断开连接，为啥需要这样，这样可以保证数据的完整性。

 

为什是三次握手，四次挥手？

首先要说明的是断开连接并不是连续的，为了保证数据的完整性必须是：请求+确认的模式，所以断开连接就是4次，

而建立连接的过程是连续的，两次请求+一次确认所以就是三次。