TCP的三次握手和四次挥手

TCP三次握手的过程,需要客户端和服务端总共发送3个包以确认连接的建立:

TCP协议提供可靠的连接服务,使用三次握手建立了一个连接。(SYN:同步请求;SYN+ACK:同步请求应答)

A与B建立TCP连接时:首先A向B发SYN(同步请求),然后B回复SYN搜索+ACK(同步请求应答),最后A回复ACK确认,这样TCP的一次连接(三次握手)的过程就建立了!

(1)第一次握手:Client将标志位SYN置为1,随机产生一个值seq=J,并将该数据包发送给Server,Client进入SYN_SENT状态,等待Server确认。
(2)第二次握手:Server收到数据包后由标志位SYN=1知道Client请求建立连接,Server将标志位SYN和ACK都置为1,ack=J+1,随机产生一个值seq=K,并将该数据包发送给Client以确认连接请求,Server进入SYN_RCVD状态。
(3)第三次握手:Client收到确认后,检查ack是否为J+1,ACK是否为1,如果正确则将标志位ACK置为1,ack=K+1,并将该数据包发送给Server,Server检查ack是否为K+1,ACK是否为1,如果正确则连接建立成功,Client和Server进入ESTABLISHED状态,完成三次握手,随后Client与Server之间可以开始传输数据了。

几个字段需要重点介绍下:
(1)序号:Seq序号,占32位,用来标识从TCP源端向目的端发送的字节流,发起方发送数据时对此进行标记。
(2)确认序号:Ack序号,占32位,只有ACK标志位为1时,确认序号字段才有效,Ack=Seq+1。
(3)标志位:共6个,即URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN等,具体含义如下:
(A)URG:紧急指针(urgent pointer)有效。
(B)ACK:确认序号有效。
(C)PSH:接收方应该尽快将这个报文交给应用层。
(D)RST:重置连接。
(E)SYN:发起一个新连接。
(F)FIN:释放一个连接。
需要注意的是:
(A)不要将确认序号Ack与标志位中的ACK搞混了。
(B)确认方Ack=发起方Req+1,两端配对。

四次挥手:
顾名思义,终止TCP连接。断开一个TCP连接,需要客户端和服务端总共发送4个包确认连接的断开。

TCP连接时是双工的,因此每个方向都必须单独进行关闭。这一原则是当一方完成数据发送任务后,发送一个FIN来终止这一方向的连接,收到一个FIN只是意味着这一方向上没有数据流动了,即不会再收到数据了,但是在这个TCP连接上仍然能够发送数据,直到这一方向也发送了FIN。首先进行关闭的一方将执行主动关闭,而另一方则执行被动关闭,一方主动关闭,另一方被动关闭:

(1)第一次挥手:Client发送一个FIN,用来关闭Client到Server的数据传送,Client进入FIN_WAIT_1状态。
(2)第二次挥手:Server收到FIN后,发送一个ACK给Client,确认序号为收到序号+1(与SYN相同,一个FIN占用一个序号),Server进入CLOSE_WAIT状态。
(3)第三次挥手:Server发送一个FIN,用来关闭Server到Client的数据传送,Server进入LAST_ACK状态。
(4)第四次挥手:Client收到FIN后,Client进入TIME_WAIT状态,接着发送一个ACK给Server,确认序号为收到序号+1,Server进入CLOSED状态,完成四次挥手。

同时挥手的情况:

问题:为什么建立连接是三次握手,而关闭连接却是四次挥手?
因为服务端在listen状态下,收到建立连接请求的SYN报文后,把ACK和SYN放在一个报文里发送到客户端;
而断开连接时,当收到对方的FIN报文时,仅仅表示对方不再发送数据但还能接收数据,乙方这时候也未必把所有数据都发送给了对方,如果这时候乙方服务端立即close,也可以发送数据给对方。所有服务端再发送FIN报文给对方表示同意客户端现在关闭连接,因此服务端ACK 和FIN一般分开发送。

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