TCP的三次握手和四次挥手

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1️⃣TCP协议格式

2️⃣TCP三次握手

3️⃣TCP四次挥手

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1️⃣TCP协议格式

 

TCP报头当中各个字段的含义如下：

• 源/目的端口号：表示数据是从哪个进程来，到发送到对端主机上的哪个进程。
• 32位序号/32位确认序号：分别代表TCP报文当中每个字节数据的编号以及对对方的确认，是TCP保证可靠性的重要字段。
• 4位TCP报头长度：表示该TCP报头的长度，以4字节为单位。
• 6位保留字段：TCP报头中暂时未使用的6个比特位。
• 16位窗口大小：保证TCP可靠性机制和效率提升机制的重要字段。
• 16位检验和：由发送端填充，采用CRC校验。接收端校验不通过，则认为接收到的数据有问题。（检验和包含TCP首部+TCP数据部分）
• 16位紧急指针：标识紧急数据在报文中的偏移量，需要配合标志字段当中的URG字段统一使用。
• 选项字段：TCP报头当中允许携带额外的选项字段，最多40字节。

TCP报头当中的6位标志位：

• URG：紧急指针是否有效。
• ACK：确认序号是否有效。
• PSH：提示接收端应用程序立刻将TCP接收缓冲区当中的数据读走。
• RST：表示要求对方重新建立连接。我们把携带RST标识的报文称为复位报文段。
• SYN：表示请求与对方建立连接。我们把携带SYN标识的报文称为同步报文段。
• FIN：通知对方，本端要关闭了。我们把携带FIN标识的报文称为结束报文段。

2️⃣TCP三次握手

• 第一次握手：建立连接。客户端发送连接请求报文，将SYN置为1，Sequence Number为x；然后，客户端进入SYN_SEND状态，等待服务器的确认。
• 第二次握手：服务器收到SYN报文段。需要对这个SYN报文段进行确认，设置ACK为x+1；同时发送SYN请求信息，将SYN置为1，Sequence Number为y ；发送SYN+ACK报文段给客户端，此时服务器进入SYN_RECV状态。
• 第三次握手：客户端收到服务器发送的SYN+ACK报文段。然后将ACK设为Y+1，向服务器发送ACK报文段确认应答。客户端和服务端都进入ESTABLISHED状态，完成TCP三次握手。

为什么一定进行三次握手？ 

        三次握手完成两个重要功能：双方做好发送数据的准备工作；双方就初始序列号进行协商。

如果现在把三次握手改为两次握手，可能发送死锁！！

        假定一个客户端给服务端发送一个SYN请求连接，服务端收到SYN请求，发送确认应答ACK，此时已经完成了两次握手。但服务端发送了确认应答，客户端却可能未收到，此时客户端不知道服务端是否做好了准备，不知道服务端建立什么样的序列号，甚至怀疑服务端是否收到自己的连接请求。在这种情况下，客户端认为连接还未建立成功，将忽略服务端发来的任何数据分组，只等待连接确认应答分组。而服务端发出的分组超时后，重复发送同样的分组，这样就形成死锁。 

3️⃣TCP四次挥手

当数据传送完毕后，就需要断开TCP连接，此时就产生了TCP的四次挥手，以下采取客户端发起断开连接请求讲解。

• 第一次挥手：客户端设置Seq和Ack，向服务端发送一个FIN报文段；此时，客户端进入FIN_WAIT_1状态；这表示客户端没有数据要发送给服务端了。
• 第二次挥手：服务端收到客户端发送的FIN报文段，向客户端发送确认应答ACK报文段，ACK为Seq+1，客户端进入FIN_WAIT_2状态；服务端告诉客户端，我同意你的关闭请求。
• 第三次挥手：服务端向客户端发送FIN报文段，请求关闭连接，服务端进入LAST_ACK状态。
• 第四次挥手：客户端收到服务端发送的FIN报文段，向服务端发送ACK确认应答报文段，客户端进入TIME_WAIT状态；此时客户端等待2MSL后依然没有收到回复，则证明服务端已正常关闭，那么客户端也可以关闭连接了。

为什么TIME_WAIT状态下要等待2MSL？

MSL：数据包在网络中的最大生存时间。 2MSL是最大报文段生存时间。

        TIME_WAIT状态是为了等待连接上所有的分组的消失。假如单纯认为发送端只需要等待一个MSL的话，此时发送端发送ACK报文段后就关闭，如果ACK报文段丢失，接受端处在LAST_WAIT状态下，未接收到 ACK报文段，此时就无法正常进入关闭连接状态。

        而等待2MSL，接受端未接收到ACK报文段，则超时重传FIN请求报文段，发送端发送ACK应答报文段，重新启动时间等待计时器，最后都能正常的关闭。