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  • TCP系列03—连接管理—2、TCP连接的同时打开和同时关闭

            在前面的内容中我们介绍了TCP连接管理中最常见的三次握手方式和四次挥手的方式。但是有可能A和B两端同时执行主动打开并连接对方或者同时执行主动关闭连接(尽管发生这种情况的可能性比较低低),这个时候的流程就略有不同了。下面我们分别对同时打开(simultaneous open)连接和同时关闭(simultaneous)连接这两种情况分别进行介绍。

    一、同时打开连接

            同时打开连接是指通信的双方在接收到对方的SYN包之前,都进行了主动打开的操作并发出了自己的SYN包。如之前所说一个四元组标识一个TCP连接,因此如果一个TCP连接要同时打开需要通信的双方知晓对方的IP和端口信息才行,这种场景在实际情况中很少发生(NAT穿透中可能会多一些)。同时打开的流程如下图


            具体流程我们不在逐条消息进行介绍。注意上图中,TCP连接同时打开的时候与三次握手的主要区别如下

    • 我们同时称呼A和B为Client,他们都执行主动打开的操作(Active Opener)。
    • 同时两端的状态变化都是由CLOSED->SYN_SENT->SYN_RCVD->ESTABLISHED
    • 建立连接的时候需要四个数据包的交换,并且每个数据包中都携带有SYN标识,直到收到SYN的ACK为止


    二、同时关闭连接

            同时关闭相对于我们讲过的四次握手过程基本类似,注意两者状态转换的区别,同时关闭是由ESTABLISHED->FIN_WAIT_1->CLOSING->TIME_WAIT->CLOSED。同时关闭的流程如下,不在做额外的讲解。



    三、示例

    1.tcp同开
    由于linux实现不支持TCP同时主动打开连接,因此我们拿RFC793中的示意图来举例


          TCP A                                            TCP B
    
      1.  CLOSED                                           CLOSED
    
      2.  SYN-SENT     --> <SEQ=100><CTL=SYN>              ...
    
      3.  SYN-RECEIVED <-- <SEQ=300><CTL=SYN>              <-- SYN-SENT
    
      4.               ... <SEQ=100><CTL=SYN>              --> SYN-RECEIVED
    
      5.  SYN-RECEIVED --> <SEQ=100><ACK=301><CTL=SYN,ACK> ...
    
      6.  ESTABLISHED  <-- <SEQ=300><ACK=101><CTL=SYN,ACK> <-- SYN-RECEIVED
    
      7.               ... <SEQ=101><ACK=301><CTL=ACK>     --> ESTABLISHED
    
                    Simultaneous Connection Synchronization
    
     RFC793对示意图中的相关符号说明如下,大家对照下面的说明仔细观察一下上面RFC的文字示例图,有没有发现什么问题呢?(参看补充说明部分第2点)
    Right arrows (-->) indicate departure of a TCP segment from TCP A to TCP B, or arrival of a segment at B from A. Left arrows (<--), indicate the reverse. Ellipsis (...) indicates a segment which is still in the network (delayed).

    下面看一下wireshark实际抓包

    2.tcp同关

    linux本身也是支持TCP同时关闭连接的,wireshark抓包如下


    3.tcp通过三次数据包交换关闭连接

    还有一种场景是TCP通过三次数据包交换来关闭连接,这种场景同样很少遇到,我们不做过多介绍,以一个wireshark实例来看一下相关的系列号seq和ack number的关系


    补充说明

    1、RFC793给的同时打开TCP连接的示意图中,TCP B进入ESTABLISHED状态前收到的包应该是<SEQ=100><ACK=301><CTL=SYN,ACK>。想借此提醒不要仅仅看协议本身,还要记得看协议是否由对应的勘误表(errata)。原始的RFC793协议有很多

    2、本篇文章给出的同时关闭时的tcp包时序图是与RFC793一致的,但是注意一些资料包括我所参考的第二版 tcpip详解,给的同时关闭的示意图中最后两条消息的系列号seq是错误的,或者干脆没有给出系列号seq的值。







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