TCP连接

一、TCP建立连接的方式

(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:

  • URG:紧急指针(urgent pointer)有效
  • ACK:确认序号有效
  • PSH:接收方应该尽快将这个报文交给应用层
  • RST:重置连接
  • SYN:发起一个新连接

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

第一次握手:Client将标志位SYN置为1,随机产生一个值seq=x,并将该数据包发送给Server,Client进入SYN_SENT状态,等待Server确认。

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 (number )=x+1,随机产生一个值seq=y,并将该数据包发送给Client以确认连接请求,Server进入SYN_RCVD状态。

第三次握手:Client收到确认后,检查ack是否为x+1,ACK是否为1,如果正确则将标志位ACK置为1,ack=y+1,并将该数据包发送给Server,Server检查ack是否为y+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

四次挥手:

由于TCP连接是全双工的,因此,每个方向都必须要单独进行关闭,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,上图描述的即是如此。

  • 第一次挥手:

        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。

  • 第二次挥手

         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)

  • 第三次挥手

          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。

  • 第四次挥手

         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。

注意:为什么建立连接是三次握手,而关闭连接却是四次挥手呢?

这是因为服务端在LISTEN状态下,收到建立连接请求的SYN报文后,把ACKSYN放在一个报文里发送给客户端。而关闭连接时,当收到对方的FIN报文时,仅仅表示对方不再发送数据了但是还能接收数据,己方也未必全部数据都发送给对方了,所以己方可以立即close,也可以发送一些数据给对方后,再发送FIN报文给对方来表示同意现在关闭连接,因此,己方ACKFIN一般都会分开发送。

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