TCP的三次握手和四次挥手

名词解释:

SEQ:序号(equence Number)。TCP传送的数据流中的每一个字节都编上一个序号。序号字段的值表示本报文段所发送数据的第一个字节的序号。

ACK标志位:确认比特,确认应答(Acknowledgement)。ACK标志位为1,表示发来的数据已确认接收无误。

ACK序号:确认序号,期望收到对方的下一个报文段数据的第一个字节的序号。ACK标志位为1时,确认序号有效,ACK序号= SEQ+1。

SYN:同步比特,同步序列编号(Synchronize Sequence Numbers)。SYN置为1时,表示这是一个连接请求或连接接受报文。

FIN:终止比特,结束标志(Finish)。FIN置为1时,表示TCP/IP关闭连接的挥手信号。


TCP的连接建立和释放采用客户服务器方式。主动发起请求(连接请求或释放连接请求)的应用进程叫做客户(Client),被动等待请求的应用进程叫做服务器(Server)。

建立连接的三次握手

TCP连接是全双工的,每个方向都要单独进行连接。

第一次握手:Client向Server发送一个连接请求的数据包。

数据包中,标志位SYN=1,发送序号SEQ=x。

该数据包发送给Server等待确认,Client进入SYN_Send状态。

第二次握手:Server收到数据包后由标志位SYN=1知道Client请求建立连接。Server向Client回发一个数据包

ACK标志位置为1,同时将ACK序号赋值为Client的SEQ+1,即ACK序号 = x+1。随机产生的SEQ=y。

该数据包发送给Client等待确认,Server进入SYN_RCV状态。

第三次握手:Client收到确认后,检查确认ACK序号是否为x+1。ACK标志位是否为1。如果正确则向Server再发一个数据包。

ACK标志位赋值为1,将ACK序号赋值为Server的SEQ+1,即y+1。

数据包发送给Server,Server收到后检查ACK序号是否为y+1,ACK标志位是否为1,如果正确则建立成功,Client和Server进入ESTABLISHED状态。

为什么需要要三次握手?

第一次和第二次握手用于确保Server端能接收消息,并能进行响应。

第二次和第三次握手用户确保Client端能接收消息,并能进行响应。

Server端发送ACK标志位、ACK序号和Server发送SEQ序号可以在一个数据包中完成,因此这两步都在第二次握手中完成。

TCP释放连接的四次挥手

TCP连接是全双工的,每个方向都要单独进行关闭。

注意:以下的Client和Server时相对的概念,谁先发起释放连接请求谁就被定义为Client,另一台主机为Server。

1.Client向Server发送数据包,FIN=1,ACK标志位=1,SEQ序号=x和ACK序号=z,进入FIN_WAIT_1状态。

2.Server向Client发送确认数据包ACK标志位=1,ACK序号=x+1,SEQ=y,进入CLOSE_WAIT。

3.待Server的数据传输完成,向Client发送断开连接的数据包。FIN=1,SEQ序号=y+1,进入LAST_ACK状态。

4.Client收到断开连接的请求后进入TIME_WAIT状态。接着发送一个确认包,ACK标志位=1,ACK序号=SEQ+1=y+2,随机SEQ=m,Server收到后进入CLOSED状态。

为什么需要四次挥手?

第一次、第二次为了关闭Client到Server方向的连接。

第三次、第四次为了关闭Server到Client方向的连接。

Server向主机Client发起确认数据包时,数据传输可能还未完成,因此此时还不能发送断开连接的FIN数据包。

即第二次和第三次挥手的数据包合并在一次发送,因此需要四次挥手。


参考文献:

王元杰,杨波,周亚宁,陈志刚. 一本书读懂TCP/IP[M]. 北京:人民邮电出版社,2016.

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