TCP三次握手和四次挥手

三次握手

TCP协议有个重要的特性是可靠性,在客户端和服务器建立连接时,简单的一问一答式建立连接,不足以应对网络状况的复杂性,例如客户端发送的的第一条请求建立连接的报文给服务器,却中途丢失了,此时服务器无法立即响应,于是客户端几番请求后,终于与服务器的连接建立成功,但是,刚才客户端丢失的报文终于纷纷抵达了服务,于是服务器与客户端建立了一大堆重复的连接,这将导致通信网络异常和服务器资源的浪费。所以为了避免这种超时建立连接的问题,在一问一答的基础上,客户端再次给服务器发送确认收到的连接,就可让服务器有足够的上下文信息知晓,此次连接的有效性和唯一性,在本次连接没有断开之前,该客户端的其他建立连接请求都可以忽略掉了。所以三次握手可以保证建立连接的可靠性。


三次握手的具体流程

1.客户端向服务器发送SYN(Synchronize Sequence Numbers)报文,并指明初始化序列号isn(c). 此时客户端处于SYN_SEND 状态
2.服务器收到客户端发送的SYN报文后,会以自己的SYN报文作为应答,并且指定自己的初始化序列号isn(s),同时将客户端的isn + 1 作为ACK 的值,表示自己收到了客户端的SYN,即发送SYN+ACK给客户端,此时服务器处于SYN_RCVD 的状态
3.客户端收到服务器发送的SYN_ACK报文后,会发送一个ACK的报文(服务器的isn+1)。表示自己已经收到了报文,此时客户端处于established状态。服务器收到ack报文后,也处于established的状态,此时双方就建立起了连接。

以上流程中需要注意的SYN,ACK,和客户端与服务器各自的连接状态。syn的作用是记录包的序列号,主要来解决包在网络中乱序的问题,ACK 是确认序列号,用来告诉对方自己收到了哪些数据包,主要用来丢包的问题。这也体现了tcp的另外一个特点,有序性。

四次挥手

TCP断开连接,也不是一问一答就可以做的,当客户端发送的断开连接的请求报文后,服务器响应给客户端后,可能此时服务器有其他的数据正在向客户端发送,如果直接断开将会影响到数据接收的完整性,所以当服务器的数据传输完毕后,再向客户端告知数据传输完毕可以断开。,如果服务器在此次第三次挥手之后,就与客户端的连接断开的话,那么在服务器第三次挥手之前客户端向服务器发送的消息在此时才到达服务器,而服务器却停止响应了,那么就意味着服务端断开过早以至于消息无法接收导致通信的不完整。所以在最后一次客户端的挥手也是有必要的。

四次挥手的具体流程

1. 客户端向server端发送,连接中断的报文fin,并在fin中指定一个序号,此时客户端处于colse_wait1 状态
2. server端收到后,将序列号去后+1后最为ack的值,发送给客户端,表示确认客户端断开连接,此时server端处于colse_wait2状态,此时客户端不能再想server端发送数据,而server端还可以继续向客户端发送数据,连接处于半关闭状态。
3. 当server端想要断开连接的时候,向客户端发送断开连接的确认报文fin,并指定一个序列号,此时server端处于last_ack 的状态
4. 客户端收到后再向server端发送ack, 确认断开的连接

总结:
三次握手和四次挥手都是为了保证TCP的可靠性,有序性,以及对于丢包和乱序的处理。除此之外tcp还有对流量控制的滑动窗口协议,以及对防止数据拥堵的慢开始算法等。随着今后学习的深入,将逐一记录,感谢阅读,如有不恰当的地方,希望您不吝赐教。

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