TCP握手與釋放

TCP握手與釋放

3次握手與4次揮手

#第一次握手:主機A發送握手信號syn=1和seq=x(隨機產生的序列號的數據包到服務器,主機B由SYN=1知道,A要求建立聯機;

#第二次握手:主機B收到請求後要確認聯機信息,向A發送syn=1,ack=x(x是主機A的Seq)+1,以及隨機產生的確認端序列號

seq=y的包;

#第三次握手:主機A收到後檢查ack是否正確(ack=x+1),即第一次發送的seq+1,若正確,主機A會再發送ack=y+1,以及隨機序

列號seq=z,主機B收到後確認ack值則連接建立成功;

#完成三次握手,主機A與主機B開始傳送數據。


注:上述步驟中,第二和第三次確認包中都還包含一個標誌位未予以說明,該標誌位爲1表示正常應答;


具體可見圖片:



爲什麼需要“三次握手”?

“三次握手”的目的是“爲了防止已失效的連接請求報文段突然又傳送到了服務端,因而產生錯誤”。具體例如:client發出的第一個連接請求報文段並沒有丟失,而是在某個網絡結點長時間的滯留了,以致延誤到連接釋放以後的某個時間纔到達server。本來這是一個早已失效的報文段。但server收到此失效的連接請求報文段後,就誤認爲是client再次發出的一個新的連接請求。於是就向client發出確認報文段,同意建立連接。假設不採用“三次握手”,那麼只要server發出確認,新的連接就建立了。由於現在client並沒有發出建立連接的請求,因此不會理睬server的確認,也不會向server發送數據。但server卻以爲新的運輸連接已經建立,並一直等待client發來數據。這樣,server的很多資源就白白浪費掉了。採用“三次握手”的辦法可以防止上述現象發生。例如剛纔那種情況,client不會向server的確認發出確認。server由於收不到確認,就知道client並沒有要求建立連接。主要目的防止server端一直等待,浪費資源。


(2)揮手

  由於TCP連接是全雙工的,因此每個方向都必須單獨進行關閉。這原則是當一方完成它的數據發送任務後就能發送一個FIN來終止這個方向的連接。收到一個 FIN只意味着這一方向上沒有數據流動,一個TCP連接在收到一個FIN後仍能發送數據。首先進行關閉的一方將執行主動關閉,而另一方執行被動關閉。
  (1) TCP客戶端發送一個FIN,用來關閉客戶到服務器的數據傳送(報文段4);
  (2) 服務器收到這個FIN,發回一個ACK,確認序號爲收到的序號加1(報文段5)。和SYN一樣,一個FIN將佔用一個序號;
  (3) 服務器關閉客戶端的連接後,再發送一個FIN給客戶端(報文段6);
  (4) 客戶段收到服務端的FIN後,發回ACK報文確認,並將確認序號設置爲收到序號加1(報文段7);

注意:TCP連接的任何一方都可以發起揮手操作,上述步驟只是兩種之一;

具體過程見圖:


爲什麼是“四次揮手”?
因爲當收到對方的FIN報文通知時,它僅僅表示對方沒有數據發送給你了;但未必你所有的數據都全部發送給對方了,所以你可能還需要發送一些數據給對方,再發送FIN報文給對方來表示你同意現在可以關閉連接了,故這裏的ACK報文和FIN報文多數情況下都是分開發送的,也就造成了4次揮手。


握手,揮手過程中各狀態介紹:
(1)3次握手過程狀態:
  #LISTEN: 這個也是非常容易理解的一個狀態,表示服務器端的某個SOCKET處於監聽狀態,可以接受連接了。

#SYN_SENT: 當客戶端SOCKET執行CONNECT連接時,它首先發送SYN報文,因此也隨即它會進入到了SYN_SENT狀態,並等待服務端的發送三次握手中的第2個報文。SYN_SENT狀態表示客戶端已發送SYN報文。(發送端)

  #SYN_RCVD: 這個狀態與SYN_SENT遙想呼應這個狀態表示接受到了SYN報文,在正常情況下,這個狀態是服務器端的SOCKET在建立TCP連接時的三次握手會話過程中的一箇中間狀態,很短暫,基本上用netstat你是很難看到這種狀態的,除非你特意寫了一個客戶端測試程序,故意將三次TCP握手過程中最後一個ACK報文不予發送。因此這種狀態時,當收到客戶端的ACK報文後,它會進入到ESTABLISHED狀態。(服務器端)

#ESTABLISHED:這個容易理解了,表示連接已經建立了。

(2)4次揮手過程狀態:
  #FIN_WAIT_1: 這個狀態要好好解釋一下,其實FIN_WAIT_1和FIN_WAIT_2狀態的真正含義都是表示等待對方的FIN報文。而這兩種狀態的區別是:FIN_WAIT_1狀態實際上是當SOCKET在ESTABLISHED狀態時,它想主動關閉連接,向對方發送了FIN報文,此時該SOCKET即進入到FIN_WAIT_1狀態。而當對方迴應ACK報文後,則進入到FIN_WAIT_2狀態,當然在實際的正常情況下,無論對方何種情況下,都應該馬上回應ACK報文,所以FIN_WAIT_1狀態一般是比較難見到的,而FIN_WAIT_2狀態還有時常常可以用netstat看到。(主動方)

#FIN_WAIT_2:上面已經詳細解釋了這種狀態,實際上FIN_WAIT_2狀態下的SOCKET,表示半連接,也即有一方要求close連接,但另外還告訴對方,我暫時還有點數據需要傳送給你(ACK信息),稍後再關閉連接。(主動方)

  #TIME_WAIT: 表示收到了對方的FIN報文,併發送出了ACK報文,就等2MSL後即可回到CLOSED可用狀態了。如果FIN_WAIT_1狀態下,收到了對方同時帶FIN標誌和ACK標誌的報文時,可以直接進入到TIME_WAIT狀態,而無須經過FIN_WAIT_2狀態。(主動方)

#CLOSING(比較少見): 這種狀態比較特殊,實際情況中應該是很少見,屬於一種比較罕見的例外狀態。正常情況下,當你發送FIN報文後,按理來說是應該先收到(或同時收到)對方的ACK報文,再收到對方的FIN報文。但是CLOSING狀態表示你發送FIN報文後,並沒有收到對方的ACK報文,反而卻也收到了對方的FIN報文。什麼情況下會出現此種情況呢?其實細想一下,也不難得出結論:那就是如果雙方幾乎在同時close一個SOCKET的話,那麼就出現了雙方同時發送FIN報文的情況,也即會出現CLOSING狀態,表示雙方都正在關閉SOCKET連接。

  #CLOSE_WAIT: 這種狀態的含義其實是表示在等待關閉。怎麼理解呢?當對方close一個SOCKET後發送FIN報文給自己,你係統毫無疑問地會迴應一個ACK報文給對方,此時則進入到CLOSE_WAIT狀態。接下來呢,實際上你真正需要考慮的事情是察看你是否還有數據發送給對方,如果沒有的話,那麼你也就可以close這個SOCKET,發送FIN報文給對方,也即關閉連接。所以你在CLOSE_WAIT狀態下,需要完成的事情是等待你去關閉連接。(被動方)

#LAST_ACK: 這個狀態還是比較容易好理解的,它是被動關閉一方在發送FIN報文後,最後等待對方的ACK報文。當收到ACK報文後,也即可以進入到CLOSED可用狀態了。(被動方)

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