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  • TCP协议的知识点

    TCP三次握手、四次挥手

    TCP报文格式

    TCP大家都知道是什么东西,这个协议的具体报文格式如下:

    (图1)

    标志位

        URG:指示报文中有紧急数据,应尽快传送(相当于高优先级的数据)。
        PSH:为1表示是带有push标志的数据,指示接收方在接收到该报文段以后,应尽快将这个报文段交给应用程序,而不是在缓冲区排队。
        RST:TCP连接中出现严重差错(如主机崩溃),必须释放连接,在重新建立连接。
        FIN:发送端已完成数据传输,请求释放连接。
        SYN:处于TCP连接建立过程。 (Synchronize Sequence Numbers)
        ACK:确认序号标志,为1时表示确认号有效,为0表示报文中不含确认信息,忽略确认号字段。
    三次握手

    (图2)

    最开始的时候客户端和服务器都是处于CLOSED状态。主动打开连接的为客户端,被动打开连接的是服务器。

        TCP服务器进程先创建传输控制块TCB,时刻准备接受客户进程的连接请求,此时服务器就进入了**LISTEN(监听)**状态;
        TCP客户进程也是先创建传输控制块TCB,然后向服务器发出连接请求报文,这是报文首部中的**同部位SYN=1,同时选择一个初始序列号 seq=x **,此时,TCP客户端进程进入了 SYN-SENT(同步已发送状态)状态。TCP规定,SYN报文段(SYN=1的报文段)不能携带数据,但需要消耗掉一个序号。
        TCP服务器收到请求报文后,如果同意连接,则发出确认报文。确认报文中应该 ACK=1,SYN=1,确认号是ack=x+1,同时也要为自己初始化一个序列号 seq=y,此时,TCP服务器进程进入了**SYN-RCVD(同步收到)**状态。这个报文也不能携带数据,但是同样要消耗一个序号。
        TCP客户进程收到确认后,还要向服务器给出确认。确认报文的ACK=1,ack=y+1,自己的序列号seq=x+1,此时,TCP连接建立,客户端进入**ESTABLISHED(已建立连接)**状态。TCP规定,ACK报文段可以携带数据,但是如果不携带数据则不消耗序号。
        当服务器收到客户端的确认后也进入ESTABLISHED状态,此后双方就可以开始通信了。

    三次握手主要目的是:信息对等和防止超时。防止超时导致脏连接。如果使用的是两次握手建立连接,假设有这样一种场景,客户端发送了第一个请求连接并且没有丢失,只是因为在网络结点中滞留的时间太长了,由于TCP的客户端迟迟没有收到确认报文,以为服务器没有收到,此时重新向服务器发送这条报文,此后客户端和服务器经过两次握手完成连接,传输数据,然后关闭连接。此时此前滞留的那一次请求连接,网络通畅了到达了服务器,这个报文本该是失效的,但是,两次握手的机制将会让客户端和服务器再次建立连接,这将导致不必要的错误和资源的浪费。如果采用的是三次握手,就算是那一次失效的报文传送过来了,服务端接受到了那条失效报文并且回复了确认报文,但是客户端不会再次发出确认。由于服务器收不到确认,就知道客户端并没有请求连接。
    四次挥手

    (图3)

    数据传输完毕后,双方都可释放连接。最开始的时候,客户端和服务器都是处于ESTABLISHED状态,然后客户端主动关闭,服务器被动关闭。

        客户端进程发出连接释放报文,并且停止发送数据。释放数据报文首部,FIN=1,其序列号为seq=u(等于前面已经传送过来的数据的最后一个字节的序号加1),此时,客户端进入FIN-WAIT-1(终止等待1)状态。 TCP规定,FIN报文段即使不携带数据,也要消耗一个序号。
        服务器收到连接释放报文,发出确认报文,ACK=1,ack=u+1,并且带上自己的序列号seq=v,此时,服务端就进入了CLOSE-WAIT(关闭等待)状态。TCP服务器通知高层的应用进程,客户端向服务器的方向就释放了,这时候处于半关闭状态,即客户端已经没有数据要发送了,但是服务器若发送数据,客户端依然要接受。这个状态还要持续一段时间,也就是整个CLOSE-WAIT状态持续的时间。
        客户端收到服务器的确认请求后,此时,客户端就进入**FIN-WAIT-2(终止等待2)**状态,等待服务器发送连接释放报文(在这之前还需要接受服务器发送的最后的数据)。
        服务器将最后的数据发送完毕后,就向客户端发送连接释放报文,FIN=1,ack=u+1,由于在半关闭状态,服务器很可能又发送了一些数据,假定此时的序列号为seq=w,此时,服务器就进入了**LAST-ACK(最后确认)**状态,等待客户端的确认。
        客户端收到服务器的连接释放报文后,必须发出确认,ACK=1,ack=w+1,而自己的序列号是seq=u+1,此时,客户端就进入了TIME-WAIT(时间等待)状态。注意此时TCP连接还没有释放,必须经过2MSL(最长报文段寿命)的时间后,当客户端撤销相应的TCB后,才进入CLOSED状态。
        服务器只要收到了客户端发出的确认,立即进入CLOSED状态。同样,撤销TCB后,就结束了这次的TCP连接。可以看到,服务器结束TCP连接的时间要比客户端早一些。

    TIME_WAIT:主动要求关闭的机器表示收到了对方的FIN报文,并发送出了ACK报文,进入TIME_WAIT状态,等2MSL后即可进入到CLOSED状态。如果FIN_WAIT_1状态下,同时收到待FIN标识和ACK标识的报文时,可以直接进入TIME_WAIT状态,而无需经过FIN_WAIT_2状态。

    CLOSE_WAIT:被动关闭的机器收到对方请求关闭连接的FIN报文,在第一次ACK应答后,马上进入CLOSE_WAIT状态。这种状态其实标识在等待关闭,并且通知应用发送剩余数据,处理现场信息,关闭相关资源。
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    其他详情(例如阻塞等问题原理)请参考:朱小厮的微博 :https://blog.csdn.net/u013256816/article/details/84001583

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/jie-2019/p/10375502.html
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