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  • TCP三次握手&四次挥手(示意图)

    经典的三次握手示意图:(#add,“握手”即图中左边到右边的连线)
     

     
    经典的四次握手关闭图:
     
     
    TCP是主机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标志位,有6种标示:
    SYN(synchronous建立联机)
    ACK(acknowledgement 确认)
    PSH(push传送)
    FIN(finish结束)
    RST(reset重置)
    URG(urgent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seqnumber=1234567的数据包到服务器,主机B由SYN=1知道,A要求建立联机;
    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=7654321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ack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则连接建立成功。
    完成三次握手,主机A与主机B开始传送数据。

    在TCP/IP协议中,TCP协议提供可靠的连接服务,采用三次握手建立一个连接。 
    第一次握手:建立连接时,客户端发送syn包(syn=j)到服务器,并进入SYN_SEND状态,等待服务器确认; 
    第二次握手:服务器收到syn包,必须确认客户的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 进入SYN_RECV状态;
     
    第三次握手:客户端收到服务器的SYN+ACK包,向服务器发送确认包ACK(ack=k+1),此包发送完毕,客户端和服务器进入 ESTABLISHED状态,完成三次握手。 完成三次握手,客户端与服务器开始传送数据.
     
    实例:
    IP 192.168.1.116.3337 > 192.168.1.123.7788: S3626544836:3626544836
    IP 192.168.1.123.7788 > 192.168.1.116.3337: S 1739326486:1739326486 ack3626544837
    IP 192.168.1.116.3337 > 192.168.1.123.7788: ack 1739326487,ack 1
    第一次握手:192.168.1.116发送位码syn=1,随机产生seqnumber=3626544836的数据包到192.168.1.123,192.168.1.123由SYN=1知道192.168.1.116要求建立联机;
     
    第二次握手:192.168.1.123收到请求后要确认联机信息,向192.168.1.116发送acknumber=3626544837,syn=1,ack=1,随机产生seq=1739326486的包;
    第 三次握手:192.168.1.116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ack是否为1,若正确,192.168.1.116会再发送ack number=1739326487,ack=1,192.168.1.123收到后确认seq=seq+1,ack=1则连接建立成功。
     
    图解:
    一个三次握手的过程(图1,图2)

    (图1)

    (图2)

    第一次握手的标志位(图3)
    我们可以看到标志位里面只有一个同步位,也就是在做请求(SYN)

    (图3)

    第二次握手的标志位(图4)
    我们可以看到标志位里面有两个确认位和同步位,也就是在做应答(SYN + ACK)

    (图4)

    第三次握手的标志位(图5)
    我们可以看到标志位里面只有一个确认位,也就是再做再次确认(ACK)

    (图5)

    一个完整的三次握手也就是 请求---应答---再次确认
     
    四次分手:
    由于TCP连接是全双工的,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能发送一个FIN来终止这个方向的连接。收到一个 FIN只意味着这一方向上没有数据流动,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。
    (1)客户端A发送一个FIN,用来关闭客户A到服务器B的数据传送(报文段4)。
     
    (2)服务器B收到这个FIN,它发回一个ACK,确认序号为收到的序号加1(报文段5)。和SYN一样,一个FIN将占用一个序号。
    (3)服务器B关闭与客户端A的连接,发送一个FIN给客户端A(报文段6)。
    (4)客户端A发回ACK报文确认,并将确认序号设置为收到序号加1(报文段7)。
     
    1.为什么建立连接协议是三次握手,而关闭连接却是四次握手呢?
    这是因为服务端的LISTEN状态下的SOCKET当收到SYN报文的建连请求后,它可以把ACK和SYN(ACK起应答作用,而SYN起同步作用)放在一个报文里来发送。但关闭连接时,当收到对方的FIN报文通知时,它仅仅表示对方没有数据发送给你了;但未必你所有的数据都全部发送给对方了,所以你不可以马上关闭SOCKET,也即你可能还需要发送一些数据给对方之后,再发送FIN报文给对方来表示你同意现在可以关闭连接了,所以它这里的ACK报文和FIN报文多数情况下都是分开发送的。
     
    2.为什么TIME_WAIT状态还需要等2MSL后才能返回到CLOSED状态?
    这是因为虽然双方都同意关闭连接了,而且握手的4个报文也都协调和发送完毕,按理可以直接回到CLOSED状态(就好比从SYN_SEND状态到ESTABLISH状态那样);但是因为我们必须要假想网络是不可靠的,你无法保证你最后发送的ACK报文会一定被对方收到,因此对方处于LAST_ACK状态下的SOCKET可能会因为超时未收到ACK报文,而重发FIN报文,所以这个TIME_WAIT状态的作用就是用来重发可能丢失的ACK报文。
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