TCP三次握手/四次挥手

TCP 三次握手

TCP 连接是通过三次握手进行初始化的。三次握手的目的是同步连接双方的序列号和确认号并交换 TCP 窗口大小信息。以下步骤概述了通常情况下客户端计算机联系服务器计算机的过程:

1. 客户端向服务器发送一个SYN置位的TCP报文,其中包含连接的初始序列号x和一个窗口大小(表示客户端上用来存储从服务器发送来的传入段的缓冲区的大小)。

2. 服务器收到客户端发送过来的SYN报文后,向客户端发送一个SYN和ACK都置位的TCP报文,其中包含它选择的初始序列号y、对客户端的序列号的确认x+1和一个窗口大小(表示服务器上用来存储从客户端发送来的传入段的缓冲区的大小)。

3. .客户端接收到服务器端返回的SYN+ACK报文后,向服务器端返回一个确认号y+1和序号x+1的ACK报文,一个标准的TCP连接完成。

TCP 使用类似的握手过程来结束连接。这可确保两个主机均能完成传输并确保所有的数据均得以接收

TCP Client

Flags

TCP Server

1 Send SYN (seq=x)

----SYN--->

SYN Received

2 SYN/ACK Received

<--SYN/ACK--

Send SYN (seq=y), ACK (x+1)

3 Send ACK (y+1)

----ACK--->

ACK Received, Connection Established

w: ISN (Initial Sequence Number) of the Client

x: ISN of the Server

详解TCP/IP协议的连接建立与释放

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,如图1所示。

(1)第一次握手:建立连接时,客户端A发送SYN包(SYN=j)到服务器B,并进入SYN_SEND状态,等待服务器B确认。

(2)第二次握手:服务器B收到SYN包,必须确认客户A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B进入SYN_RECV状态。

(3)第三次握手:客户端A收到服务器B的SYN+ACK包,向服务器B发送确认包ACK(ACK=k+1),此包发送完毕,客户端A和服务器B进入ESTABLISHED状态,完成三次握手。

完成三次握手,客户端与服务器开始传送数据。

图1 TCP三次握手建立连接

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。这个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。

(1)客户端A发送一个FIN,用来关闭客户A到服务器B的数据传送(报文段4)。

(2)服务器B收到这个FIN,它发回一个ACK,确认序号为收到的序号加1(报文段5)。和SYN一样,一个FIN将占用一个序号。

(3)服务器B关闭与客户端A的连接,发送一个FIN给客户端A(报文段6)。

(4)客户端A发回ACK报文确认,并将确认序号设置为收到序号加1(报文段7)。

TCP采用四次挥手关闭连接如图2所示。

图2  TCP四次挥手关闭连接

1.为什么建立连接协议是三次握手,而关闭连接却是四次握手呢?

这是因为服务端的LISTEN状态下的SOCKET当收到SYN报文的建连请求后,它可以把ACK和SYN(ACK起应答作用,而SYN起同步作用)放在一个报文里来发送。但关闭连接时,当收到对方的FIN报文通知时,它仅仅表示对方没有数据发送给你了;但未必你所有的数据都全部发送给对方了,所以你可以未必会马上会关闭SOCKET,也即你可能还需要发送一些数据给对方之后,再发送FIN报文给对方来表示你同意现在可以关闭连接了,所以它这里的ACK报文和FIN报文多数情况下都是分开发送的。

2.为什么TIME_WAIT状态还需要等2MSL后才能返回到CLOSED状态?

这是因为虽然双方都同意关闭连接了,而且握手的4个报文也都协调和发送完毕,按理可以直接回到CLOSED状态(就好比从SYN_SEND状态到ESTABLISH状态那样);但是因为我们必须要假想网络是不可靠的,你无法保证你最后发送的ACK报文会一定被对方收到,因此对方处于LAST_ACK状态下的SOCKET可能会因为超时未收到ACK报文,而重发FIN报文,所以这个TIME_WAIT状态的作用就是用来重发可能丢失的ACK报文。

本文摘自:

《TCP连接的状态转换图深度剖析》

http://www.diybl.com/course/6_system/linux/Linuxjs/2007104/76065.html

TCP三次握手及四次挥手详细图解

参考:

《TCP/IP详解-卷1》第18章《TCP连接的建立与终止》

http://course.ccniit.com/CSTD/Linux/reference/files/018.PDF

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