三次握手和四次挥手

博客地址:https://ainyi.com/55

三次握手:

指的是在发送数据的准备阶段,服务器端和客户端之间需要进行三次交互:

OSI参考模型中的网络层,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。(TCP在运输层,IP在网络层)

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。

通俗的说:

第一次握手:A(客户端):你好我是A,你听得到我在说话吗(发送建立连接请求,等待服务器确认)  A->SYN_SEND

第二次握手:B(服务端):听到了,我是B,你听到我在说话吗(确认客户端的请求,同时自己也发送一个请求)  B->SYN_RCVD | A->ESTABLISHED

第三次握手:A(客户端):嗯,听到了(确认服务端的请求,发送完毕,建立连接)  B->ESTABLISHED

  建立连接,开始聊天!

可能会有这种想法,为什么要进行三次握手才能建立连接,两次貌似也可以,事实三次握手是可靠的的连接过程:

三次握手的目的是 “为了防止已失效的连接请求报文段突然又传送到了服务端,因而产生错误“,

“已失效的连接请求报文段”的产生在这样一种情况下:client发出的第一个连接请求报文段并没有丢失,而是在某个网络结点长时间的滞留了,以致延误到连接释放以后的某个时间才到达server。本来这是一个早已失效的报文段。但server收到此失效的连接请求报文段后,就误认为是client再次发出的一个新的连接请求。于是就向client发出确认报文段,同意建立连接。

假设不采用“三次握手”,那么只要server发出确认,新的连接就建立了。由于是client发送的请求报文段滞留后才到达服务端,而现在client并没有发出新的建立连接的请求,因此不会理睬server的确认,也不会向server发送数据。但server却以为新的运输连接已经建立,并一直等待client发来数据。这样,server的很多资源就白白浪费掉了。

采用“三次握手”的办法可以防止上述现象发生。例如刚才那种情况,client不会向server的确认发出确认。server由于收不到确认,就知道client并没有要求建立连接。

四次挥手:

当客户服务端传输完毕,需要终止连接的时候,就会进行四次挥手:

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。

第一次挥手:TCP客户端发送一个FIN,用来关闭客户到服务器的数据传送。

第二次挥手:服务器收到这个FIN,它发回一个ACK,确认序号为收到的序号加1。和SYN一样,一个FIN将占用一个序号。

第三次挥手:服务器关闭客户端的连接,发送一个FIN给客户端。

第四次挥手:客户端发回ACK报文确认,并将确认序号设置为收到序号加1。

通俗的说:

第一次挥手:A(主机1):喂,我不说了,我听你说最后的话(只能接收)。  A->FIN_WAIT1

第二次挥手:B(主机2):我知道了。等下,我还没说完。Balabala…..   B->CLOSE_WAIT | A->FIN_WAIT2

第三次挥手:B(主机2):好了,说完了,我也不说了。  B->LAST_ACK

第四次挥手:A(主机1):表示已收到。  A->TIME_WAIT | B->CLOSED

A等待2MSL,保证B收到了消息,否则A又要表达一次收到了   A->CLOSED

各个状态的含义如下:

  • CLOSED:初始状态,表示TCP连接是“关闭着的”或“未打开的”。
  • LISTEN :表示服务器端的某个SOCKET处于监听状态,可以接受客户端的连接。
  • SYN_RCVD :表示接收到了SYN报文。在正常情况下,这个状态是服务器端的SOCKET在建立TCP连接时的三次握手会话过程中的一个中间状态,很短暂,基本上用netstat很难看到这种状态,除非故意写一个监测程序,将三次TCP握手过程中最后一个ACK报文不予发送。当TCP连接处于此状态时,再收到客户端的ACK报文,它就会进入到ESTABLISHED 状态。
  • SYN_SENT :这个状态与SYN_RCVD 状态相呼应,当客户端SOCKET执行connect()进行连接时,它首先发送SYN报文,然后随即进入到SYN_SENT 状态,并等待服务端的发送三次握手中的第2个报文。SYN_SENT 状态表示客户端已发送SYN报文。
  • ESTABLISHED :表示TCP连接已经成功建立。
  • FIN_WAIT_1 :这个状态得好好解释一下,其实FIN_WAIT_1 和FIN_WAIT_2 两种状态的真正含义都是表示等待对方的FIN报文。而这两种状态的区别是:- FIN_WAIT_1状态实际上是当SOCKET在ESTABLISHED状态时,它想主动关闭连接,向对方发送了FIN报文,此时该SOCKET进入到FIN_WAIT_1 状态。而当对方回应ACK报文后,则进入到FIN_WAIT_2 状态。当然在实际的正常情况下,无论对方处于任何种情况下,都应该马上回应ACK报文,所以FIN_WAIT_1 状态一般是比较难见到的,而FIN_WAIT_2 状态有时仍可以用netstat看到。
  • FIN_WAIT_2 :上面已经解释了这种状态的由来,实际上FIN_WAIT_2状态下的SOCKET表示半连接,即有一方调用close()主动要求关闭连接。注意:FIN_WAIT_2 是没有超时的(不像TIME_WAIT 状态),这种状态下如果对方不关闭(不配合完成4次挥手过程),那这个 FIN_WAIT_2 状态将一直保持到系统重启,越来越多的FIN_WAIT_2 状态会导致内核crash。
  • TIME_WAIT :表示收到了对方的FIN报文,并发送出了ACK报文。 TIME_WAIT状态下的TCP连接会等待2*MSL(Max Segment Lifetime,最大分段生存期,指一个TCP报文在Internet上的最长生存时间。每个具体的TCP协议实现都必须选择一个确定的MSL值,RFC 1122建议是2分钟,但BSD传统实现采用了30秒,Linux可以cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_fin_timeout看到本机的这个值),然后即可回到CLOSED 可用状态了。如果FIN_WAIT_1状态下,收到了对方同时带FIN标志和ACK标志的报文时,可以直接进入到TIME_WAIT状态,而无须经过FIN_WAIT_2状态。
  • CLOSING :这种状态在实际情况中应该很少见,属于一种比较罕见的例外状态。正常情况下,当一方发送FIN报文后,按理来说是应该先收到(或同时收到)对方的ACK报文,再收到对方的FIN报文。但是CLOSING 状态表示一方发送FIN报文后,并没有收到对方的ACK报文,反而却也收到了对方的FIN报文。什么情况下会出现此种情况呢?那就是当双方几乎在同时close()一个SOCKET的话,就出现了双方同时发送FIN报文的情况,这是就会出现CLOSING 状态,表示双方都正在关闭SOCKET连接。
  • CLOSE_WAIT :表示正在等待关闭。怎么理解呢?当对方close()一个SOCKET后发送FIN报文给自己,你的系统毫无疑问地将会回应一个ACK报文给对方,此时TCP连接则进入到CLOSE_WAIT状态。接下来呢,你需要检查自己是否还有数据要发送给对方,如果没有的话,那你也就可以close()这个SOCKET并发送FIN报文给对方,即关闭自己到对方这个方向的连接。有数据的话则看程序的策略,继续发送或丢弃。简单地说,当你处于CLOSE_WAIT 状态下,需要完成的事情是等待你去关闭连接。
  • LAST_ACK :当被动关闭的一方在发送FIN报文后,等待对方的ACK报文的时候,就处于LAST_ACK 状态。当收到对方的ACK报文后,也就可以进入到CLOSED 可用状态了。

博客地址:https://ainyi.com/55

本文参与腾讯云自媒体分享计划,欢迎正在阅读的你也加入,一起分享。

编辑于

我来说两句

0 条评论
登录 后参与评论

相关文章

扫码关注云+社区

领取腾讯云代金券