TCP/IP協議的三次握手和四次揮手

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1.TCP有6種標示:SYN(建立聯機) ACK(確認) PSH(傳送) FIN(結束) RST(重置) URG(緊急)
一. TCP/IP協議的三次握手
在這裏插入圖片描述
第一次握手
客戶端向服務器發出連接請求報文,這時報文首部中的同部位SYN=1,同時隨機生成初始序列號 seq=x,此時,TCP客戶端進程進入了 SYN-SENT(同步已發送狀態)

第二次握手
TCP服務器收到請求報文後,如果同意連接,則發出確認報文。確認報文中應該 ACK=1,SYN=1,確認號是ack=x+1,同時也要爲自己隨機初始化一個序列號 seq=y

第三次握手
TCP客戶進程收到確認後,還要向服務器給出確認。確認報文的ACK=1,ack=y+1,此時,TCP連接建立,客戶端進入ESTABLISHED(已建立連接)狀態。

思考:爲什麼要三次握手呢,有人說兩次握手就好了

舉例:已失效的連接請求報文段。

client發送了第一個連接的請求報文,但是由於網絡不好,這個請求沒有立即到達服務端,而是在某個網絡節點中滯留了,直到某個時間纔到達server,本來這已經是一個失效的報文,但是server端接收到這個請求報文後,還是會想client發出確認的報文,表示同意連接。假如不採用三次握手,那麼只要server發出確認,新的建立就連接了,但其實這個請求是失效的請求,client是不會理睬server的確認信息,也不會向服務端發送確認的請求,但是server認爲新的連接已經建立起來了,並一直等待client發來數據,這樣,server的很多資源就沒白白浪費掉了,採用三次握手就是爲了防止這種情況的發生,server會因爲收不到確認的報文,就知道client並沒有建立連接。這就是三次握手的作用。

二.TCP/IP協議的四次揮手
在這裏插入圖片描述
第一次揮手

TCP發送一個FIN(結束),用來關閉客戶到服務端的連接。客戶端進程發出連接釋放報文,並且停止發送數據。釋放數據報文首部,FIN=1,其序列號爲seq=u(等於前面已經傳送過來的數據的最後一個字節的序號加1)
此時,客戶端進入FIN-WAIT-1(終止等待1)狀態。 TCP規定,FIN報文段即使不攜帶數據,也要消耗一個序號

第二次揮手

服務端收到這個FIN,他發回一個ACK(確認),確認收到序號爲收到序號+1,和SYN一樣,一個FIN將佔用一個序號。服務器收到連接釋放報文,發出確認報文,ACK=1,ack=u+1,並且帶上自己的序列號seq=v,此時,服務端就進入了CLOSE-WAIT(關閉等待)狀態。TCP服務器通知高層的應用進程,客戶端向服務器的方向就釋放了,這時候處於半關閉狀態,即客戶端已經沒有數據要發送了,但是服務器若發送數據,客戶端依然要接受。這個狀態還要持續一段時間,也就是整個CLOSE-WAIT狀態持續的時間。
客戶端收到服務器的確認請求後,此時,客戶端就進入FIN-WAIT-2(終止等待2)狀態,等待服務器發送連接釋放報文(在這之前還需要接受服務器發送的最後的數據)。

第三次揮手

服務端發送一個FIN(結束)到客戶端,服務端關閉客戶端的連接。服務器將最後的數據發送完畢後,就向客戶端發送連接釋放報文,FIN=1,ack=u+1,由於在半關閉狀態,服務器很可能又發送了一些數據,假定此時的序列號爲seq=w
此時,服務器就進入了LAST-ACK(最後確認)狀態,等待客戶端的確認。

第四次揮手

客戶端發送ACK(確認)報文確認,並將確認的序號+1,這樣關閉完成。 客戶端收到服務器的連接釋放報文後,必鬚髮出確認,ACK=1,ack=w+1,而自己的序列號是seq=u+1,此時,客戶端就進入了TIME-WAIT(時間等待)狀態。注意此時
TCP連接還沒有釋放,必須經過2∗∗MSL(最長報文段壽命)的時間後,當客戶端撤銷相應的TCB後,才進入CLOSED狀態。
服務器只要收到了客戶端發出的確認,立即進入CLOSED狀態。同樣,撤銷TCB後,就結束了這次的TCP連接。可以看到,服務器結束TCP連接的時間要比客戶端早一些。

思考:爲什麼要四次揮手

爲了確保數據能夠完成傳輸。
關閉連接時,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,所以你可以未必會馬上會關閉SOCKET,也即你可能還需要發送一些數據給對方之後,再發送FIN報文給對方來表示你同意現在可以關閉連接了,所以它這裏的ACK報文和FIN報文多數情況下都是分開發送的。
可能有人會有疑問,tcp我握手的時候爲何ACK(確認)和SYN(建立連接)是一起發送。揮手的時候爲什麼是分開的時候發送呢.因爲當Server端收到Client端的SYN連接請求報文後,可以直接發送SYN+ACK報文。其中ACK報文是用來應答的,SYN報文是用來同步的。但是關閉連接時,當Server端收到FIN報文時,很可能並不會立即關閉 SOCKET,所以只能先回復一個ACK報文,告訴Client端,“你發的FIN報文我收到了”。只有等到我Server端所有的報文都發送完了,我才能發送FIN報文,因此不能一起發送。故需要四步揮手。思考:客戶端突然掛掉了怎麼辦? 正常連接時,客戶端突然掛掉了,如果沒有措施處理這種情況,那麼就會出現客戶端和服務器端出現長時期的空閒。解決辦法是在服務器端設置保活計時器,每當服務器收到客戶端的消息,就將計時器復位。超時時間通常設置爲2小時。若服務器超過2小時沒收到客戶的信息,他就發送探測報文段。若發送了10個探測報文段,每一個相隔75秒,還沒有響應就認爲客戶端出了故障,因而終止該連接。

爲什麼要四次揮手的通俗理解
當被動方收到主動方的FIN報文通知時,它僅僅表示主動方沒有數據再發送給被動方了。但未必被動方所有的數據都完整的發送給了主動方,所以被動方不會馬上關閉SOCKET,它可能還需要發送一些數據給主動方後,再發送FIN報文給主動方,告訴主動方同意關閉連接,所以這裏的ACK報文和FIN報文多數情況下都是分開發送的。

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