TCP之三次握手和四次挥手

Posted 2020-07-10

一、建立连接-->三次握手

（1）第一次握手：建立连接时，客户端A发送SYN（SYN=J）包到服务器B，并进入SYN_SEND状态，等待服务器确认。

（2）第二次握手：服务器B收到SYN包，必须确认客户A的SYN（ACK=J+1）,同时自己也发送一个SYN包（SYN=K），即SYN+ACK包，此时服务器B进入SYN_RECV状态。

（3）第三次握手：客户端A收到服务器的SYN+ACK包，向服务器B发送确认包ACK（ACK=K+1），此包发送完毕，客户端A和服务器B进入ESTABLISHED状态，完成三次握手。

各个状态的意义：

SYN_SEND：在发送连接请求后等待匹配的连接请求

SYN_RECV：在收到和发送一个连接请求后等待对连接请求的确认

ESTABLISHED：代表一个打开的连接，数据可以传送给用户

二、关闭连接-->四次挥手

（1）第一次挥手：客户端A发送一个FIN（FIN=M），用来关闭客户A到服务器B的数据传送，并进入FIN_WAIT_1状态。

（2）第二次挥手：服务器B收到这个FIN，它发回一ACK（ACK=M+1），服务器进入CLOSE_WAIT状态。

【服务器收到FIN后，返回ACK，关闭服务器读通道】

【客户机收到ACK后，关闭客户机写通道】

（3）第三次挥手：服务器B关闭与客户端A的连接，发送一个FIN（FIN=N）包给客户端A，并进入LAST_ACK状态。

（4）第四次挥手：客户端收到这个FIN，它发回ACK（ACK=N+1）报文确认，服务端B进入CLOSED状态。

【客户机收到FIN后，返回确认段ACK，关闭客户机读通道】

【服务器收到ACK，关闭服务器写通道】

各个状态的意义：

FIN-WAIT_1：等待远程TCP的连接中断请求，或先前的连接中断请求的确认

CLOSE_WAIT：等待从本地用户发来的连接中断请求

FIN_WAIT2：从远程TCP等待连接中断请求

LAST_ACK：等待原来发向远程 TCP的连接中断请求的确认

TIME_WAIT：等待足够多的时间以确保远程TCP接收到连接中断请求的确认

CLOSED：没有任何连接状态

三、为什么主动发起关闭连接的一方将达到TIME_WAIT状态，而且这个状态要保持2MSL的时间，而不是直接进入CLOSED状态？（Client主动关闭，Windows下默认2MSL=240s）

（1）保证TCP协议的全双工连接能够可靠关闭

     如果Client直接CLOSED了，如果由于IP协议的不可靠性或者是其它网络原因，导致Server没有收到Client最后回复的ACK，那么Server就会在超时之后继续发送FIN，此时由于Client已经CLOSED了，就找不到与重发的FIN对应的连接，最后Server就会收到RST而不是ACK，Server就会以为是连接错误把问题报告给高层。这样的情况虽然不会造成数据的丢失，但是却导致了TCP协议不符合可靠性连接的要求。所以，Client不是直接进入CLOSED，而是要保持TIME_WAIT，当再次收到FIN的时候，能够保证对方收到ACK，最后正确的关闭连接。

（2）保证这次连接的重复数据段从网络中消失

     如果Client直接CLOSED了，然后又向Server发起了一个新连接，如果恰好新连接和老连接的端口号是相同的，恰好前一次连接的某些数据仍然滞留在网络中，这些延迟数据在建立新连接后才到达Server，由于新连接和老连接的端口号是一样的，又因为TCP协议判断不同连接的依据是socket pair，于是TCP协议就认为那个延迟数据是新连接的 ，这样就导致了和真正新连接的数据包发生混淆了。所以TCP连接还要在TIME_WAIT状态等待2MSL时间，这样就可以保证本次所有连接的数据从网络上消失。

四、窗口

     建立连接时，各端分配一块缓冲区用来存储接收的数据，并将缓冲区的尺寸发送给另一端，接收方发送的确认信息中包含了自己剩余的缓冲区尺寸，剩余缓冲区空间的数量叫做窗口。