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谈谈TCP协议的三次握手和四次挥手

TCP协议

Transmission Control Protocol 传输控制协议,属于传输层通信协议,基于TCP的应用层协议有Http,smtp,ftp等

TCP的特性

  • 面向连接: 传输数据之前会先建立连接,数据传输完毕之后释放连接

  • 全双工通信:连接建立以后,通信双方能互相发送数据

  • 安全可靠:通过TCP传送的数据不丢失,无差错,按序到达

  • TCP 使用校验和,确认和重传机制来保证可靠传输

  • 数据以字节流的方式传输

  • 传输效率较低,因为需要建立连接和发送确认包等

注意:TCP 并不能保证数据一定会被对方接收到,因为这是不可能的。TCP 能够做到的是,如果有可能,就把数据递送到接收方,否则就(通过放弃重传并且中断连接这一手段)通知用户。因此准确说 TCP 也不是 100% 可靠的协议,它所能提供的是数据的可靠递送或故障的可靠通知。

TCP建立连接的过程(三次握手)

三次握手指的是建立一个TCP连接需要客户端和服务器一共发送3个包。三次握手的目的是连接服务器指定端口,建立 TCP 连接,并同步连接双方的序列号和确认号,交换 TCP 窗口大小信息。在 socket 编程中,客户端执行 connect() 时。将触发三次握手。

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通过抓包可以看到具体,红框表示三次握手,黄框表示四次挥手。可以看到发送的标记为和序列号和确认号。

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首先,客户端和服务端都是处于关闭的状态,直到客户端主动打开连接,服务端会被动打开连接,服务端现在处于listen状态。

SYN,ACK,Seq到底是什么东西

SYN,ACK 是TCP的标记位,TCP的标记位一共有6种。

  • 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)


1. 第一次握手(SYN=1,seq=x)

客户端A发送一个位码 SYN = 1,然后会随机产生一个序列号 seq = 1234567的数据包到服务器,这个时候服务器收到SYN=1知道了客户端A要求建立连接。客户端A此时处于SYN_SEND状态

2. 第二次握手(SYN = 1, ACK = 1,seq = y, ack = x + 1)

服务器收到请求连接信息之后要确认联机信息,向主机A发送ack number =(主机A的seq + 1 ),SYN = 1,ACK = 1,随机产生一个序列号 seq = 7654321。 服务器此时处于 SYN_RCVD状态。

3. 第三次握手(ACK = 1 ,ack = y + 1)

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=(服务器seq+1),ack=1,然后主机A进入ESTABLISHED状态。服务器收到后确认seq值与ack=1则连接建立成功。服务器也进入ESTABLISHED状态。

Q1:为什么TCP建立连接要进行三次握手

防止服务器端因接收了早已失效的连接请求报文,从而一直等待客户端请求,最终导致形成死锁、浪费资源

TCP释放连接的过程(四次挥手)

通信结束之后,双方都需要释放连接,需要四次挥手

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1. 第一次挥手(FIN = 1,seq = u)

客户端想要关闭连接,会发送一个标记位FIN = 1的包,表明已经没有数据可以发送了,但是仍可以接收数据。

此时客户端处于FIN_WAIT_1状态

2. 第二次挥手(ACK = 1 , ack = u+1)

服务端收到了客户端的FIN包,然后发送一个ACK = 1 的确认包,表明自己接收到了客户端的关闭连接的请求,但是还没准备好关闭。服务端发送完毕之后,进入CLOSE_WAIT状态。客户端收到这个包的时候进入FIN_WAIT_2状态。

3. 第三次挥手(FIN = 1,seq = w)

当服务端准备好关闭连接的时候,向客户端发送FIN=1,表明自己准备好关闭连接了。发送完毕之后服务端进入LASK_ACK状态,等待客户端的最后一个确认ACK。

4. 第四次挥手(ACK = 1,ack = w+1)

客户端接收到了服务端的的关闭请求之后,发送最后一个ACK=1确认包,然后进入到TIME_WAIT状态,等待可能出现的ACK包。服务器收到最后一个ACK之后,确认关闭连接,进入CLOSE状态。

客户端在等待了某个固定时间之后,没有收到服务端的ACK,就认为服务端已经正常关闭连接了,于是也将自己的连接关闭了,进入CLOSE状态。

UDP协议

UDP 是一个简单的传输层协议。

UDP的特性

  • 无连接。UDP的客户端和服务器不必存在长期连接的关系。UDP在发送数据报之前也不用先与服务端建立连接

  • 不可靠。UDP 本身不提供确认,序列号,超时重传等机制。UDP 数据报可能在网络中被复制,被重新排序。即 UDP 不保证数据报会到达其最终目的地,也不保证各个数据报的先后顺序,也不保证每个数据报只到达一次。

  • 数据报是有长度限制的。

  • UDP支持广播和多播。

  • 传输效率高

本篇文章主要介绍了TCP建立连接的三次握手和释放连接的四次挥手。

参考:

计算机网络:这是一份全面 & 详细 的TCP协议攻略 )

TCP三次握手中SYN,ACK,Seq三者的关系 )

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