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前言

本文直接将直接开始流程，部分东西不在做解释，

一、 TCP报文信息大概

握手是建立连接，挥手是断开连接

标记位

• SYN ： 1 标记时表示希望创建连接
• FIN： 1 标记时表示希望断开连接
• ACK： 1 标记时确认号字段有效
• RST： 1 标记时表示TCP连接出现异常，需要断开。
• 。。。。

序列号： 在初次建⽴连接的时候，客户端和服务端都会为「本次的连接」随机初始 化⼀个序列号。（纵观整个TCP流程中，序列号可以⽤来解决⽹络包乱序的问题）

确认号：该字段表示「接收端」告诉「发送端」对上⼀个数据包已经成功接收（确 认号可以⽤来解决⽹络包丢失的问题

二、TCP三次握手（链接）

TCP三次握⼿的过程其实就是在：确认通信双⽅（客户端和服务端）的序列号

1、第一次

1. 最开始的状态，，服务器和客户端都是CLOSE状态
   服务器主动监听的端口为 LISTEN状态（监听）

2. 客户端会随机生成要发出的序列号 （这里的序列号一般叫做client_isn）,并且把TCP的标志为设置为SYN，发送到服务端发送完后客户端变为 SYN_SEND 状态
   

2、第二次

• 服务端接收到客户端的请求之后，服务端也会初始化一个对应的序列号（server_isn）
• 在确认号字段里填上 client_isn+1 （意思是服务端已经收到客户端发到的序列号了）
  并把SYN和ACK都点亮 （标记为1）
• 然后把这个报文发送到客户端，服务端此时变为SYN-revd状态
  

3、第三次

• 客户端收到报文之后，就能够确定服务端已经收到了自己的序列号 （确认号里面内容），并且接收到了服务端的序列号server_isn了

• 此时客户端需要告诉服务端自己接收到了服务度发送的序列号，所以需要再 确认号字段上填上
  server_isn+1,并把ACK标记为1

• 客户端发送报文之后进入 ESTABLISHED（中译：成立）状态，当服务端接收到客户端的报文之后也进入 ESTABLISHED状态
  

4、总结和问题

就是双⽅都把⾃身的序列号发给对⽅，看对⽅能不能接收到。如果「确 认可以」，那就可以正常通信。（三次握⼿这个过程就可以看到双⽅都有接收和发送的能 ⼒）

每次交互的数据被称为一个小的TCP分组，里面包含的内容大概就是第一张图（通常是40-60字节），这些由TCP/IP的软件进行管理，是不可见的

问题 1 ：两次握手会发送什么情况
两次握⼿只能保证客户端的序列号成功被服务端接收，⽽服务端是⽆法确认⾃⼰的 序列号是否被客户端成功接收。所以是不⾏的（：

问题2 ：序列号怎么生成的，为什么是随机的

⼀⽅⾯为了安全性（随机ISN能避免⾮同⼀⽹络的攻击），另⼀⽅⾯可以让通信双⽅ 能够根据序号将「不属于」本连接的报⽂段丢弃

TCP报文头部中的序列号（Sequence Number）是一个32位的字段，用于标识数据流中的每个字节。序列号的生成主要由TCP协议栈在发送端负责，其生成方式如下：

1. 初始化序列号：当建立TCP连接时，发送端会随机选择一个初始序列号（ISN），通常是一个较大的随机数。ISN的选择是为了防止攻击者通过猜测序列号来发起恶意攻击，因为ISN的空间非常大，攻击者难以预测下一个序列号的值。

2. 序列号递增：每发送一个数据段（Segment）时，TCP发送端会将序列号递增，以确保每个数据段的序列号是唯一的，并且按照字节顺序传输。递增的大小取决于发送的数据量，即序列号会根据发送的字节数动态增加。

3. 序列号回绕处理：由于序列号是一个32位的字段，当达到最大值后会发生回绕，此时序列号会重新从0开始计数。TCP协议栈会负责处理序列号的回绕，确保序列号在每个TCP连接中都是唯一且连续的。

总的来说，TCP报文头部中的序列号由TCP协议栈在建立连接时随机初始化，并在发送数据时动态递增，以确保每个数据段的序列号是唯一的且按字节顺序传输。

问题 3 ： 如果中途报文丢失怎么办
第一次和第二次中断都会触发重试发送

第三次相关的有三种可能
假设第三个包丢了（ACK包），客户端发送完第三个包后单⽅⾯进⼊了 ESTABLISHED 状态，⽽服务端也认为此时连接是正常的，但第三个包没到达服务端
1.如果此时客户端与服务端都还没数据发送，那服务端会认为⾃⼰发送的 SYN+ACK的包没发送⾄客户端，所以会超时重传⾃⼰的SYN+ACK包

2.如果这时候客户端已经要发送数据了，服务端接收到了ACK + Data数据包，那 ⾃然就切换到 ESTABLISHED 状态下，并且接收客户端的Data数据包

3.如果此时服务端要发送数据了，但发送不了，会⼀直周期性超时重传SYN + ACK，直到接收到客户端的ACK包

三 、四次挥手（链接断开请求）

连接状态下 客户端和服务端都为 ESTABLISHED状态，断开连接双方都可以进行这个操作，

以客户端为主动

1、第一次和第二次

1. 客户端发送FIN报文给服务端（其实是吧FIN位置点亮：设置为1），客户端发送完进入FIN_WAIT_1状态
2. 服务端收到返回ACK告诉客户端收到FIN报文，服务端发送完进入CLOSE-WAIT（等待关闭），客户端收到进入 FIN_WAIT_2状态

2、第三次和第四次

1. 当服务端确认⾃⼰已经没有数据返 回给客户端之后，就发送FIN报⽂给客户端了，⾃⼰进⼊ LAST_ACK 状态。客户端收到服务端的FIN报⽂之后，回应ACK报⽂，⾃⼰进⼊ TIME_WAIT 状态
2. 服务端收到客户端的ACK报⽂之后，服务端就进⼊ CLOSE 状态
   客户端在TIME_WAIT等到2MSL，也进⼊了 CLOSE 状态

3、问题

为什么是四次
其实很好理解，当客户端第⼀次发送 FIN 报⽂之后，只是代表着客户端不再发送数 据给服务端，但此时客户端还是有接收数据的能⼒的。⽽服务端收到FIN报⽂的时候，可能还 有数据要传输给客户端，所以只能先回复 ACK给客户端

TIME_WAIT累计和端口耗尽 （该问题来自HTTP权威指南一书，第四章 4.2.7）
TIME一WAIT端口耗尽是非常严重的性能问题，会影响到性能基准 但是现实中遇到相对较少，但是一旦遇到这个问题，性能会变的非常差

当某个TCP端点关闭TCP连接时，会在内存中维护一个小的控制块，用来记录最近所关闭连接的IP地址和端口号。这类信息只会维持一小段时间，通常是所估计的最大分段使用期的两倍（称为2MSL，通常为2分钟8）左右，以确保在这段时间内
不会创建具有相同地址和端口号的新连接。

实际上，这个算法可以防止在两分钟内创建、关闭并重新创建两个具有相同IP地址和端口号的连接。现在高速路由器的使用，使得重复分组几乎不可能在连接关闭的几分钟之后，出现在服务器上。有些操作系统会将设置为一个较小的值，但超过此值时要特别小心。分组确实会被复制，如果来自之前连接的复制分组插人了具有相同连接值的新TCP流，会破坏TCP数据。

2MSL的连接关闭延迟通常不是什么问题，但在性能基准环境下就可能会成为一个问题。进行性能基准测试时，通常只有一台或几台用来产生流量的计算机连接到某系统中去，这样就限制了连接到服务器的客户端IP地址数。而且，服务器通常会在
HTTP的默认TCP端口80上进行监听。用TIME-WAIT防止端口号重用时，这些情况也限制了可用的连接值组合。
在只有一个客户端和一台web服务器的异常情况下，构建一条TCP连接的4个值：

<source-IP-address,source-port，destination-IP-addregg,destination-port>

其中的3个都是固定的一一一只有源端口号可以随意改变：

<c1ient-IP,source-port,server-IP,80>

客户端每次连接到服务器上去时，都会获得一个新的源端口，以实现连接的唯一性。但由于可用源端口的数量有限（比如，600个),而且在2MSL秒（比如，120秒）内连接是无法重用的，连接率就被限制在了60000/120=500次/秒。如果再不
断进行优化，并且服务器的连接率不高于5次/秒，就可确保不会遇到TIME—WAIT端口耗尽问题。

要修正这个问题，可以增加客户端负载生成机器的数量，或者确保客户端和服务器在循坏使用几个虚拟IP地址以增加更多的连接组合。即使没有遇到端口耗尽问题，也要特别小心有大量连接处于打开状态的情况，或为处于等待状态的连接分配了大量控制块的情况。在有大量打开连接或控制块的情况下，有些操作系统的速度会严重减缓。

四、FIN 报文和 RST报文

FIN

断开连接的，保证数据传输完成

FIN 报文以告知的方式请求终止 TCP 连接。如果我们把连接比作一次对话，那么 FIN
报文就代表着一个实体在宣布："我已经把该说的都跟你说了：
“我已经把该说的话都对你说了。现在，我会一直听你说，直到你把该说的话都说完为止”。
从技术角度看，FIN 报文会触发一个称为 FIN握手的过程。

一次FIN的握手过程 包括一对双向握手，第一个握手由第一个发送端的FIN报文发起，第二个由，第一次接收FIN报文的发起。

RST

中止链接，无论有没有数据在传输，打断的意思

触发场景

• 当TCP连接出现异常情况时，例如接收到了意外的数据、连接超时、连接被拒绝等，TCP协议栈会发送RST报文来立即中断连接，以避免进一步的数据交换和资源浪费。
• 在某些情况下，T需要强制终止连接，例如在网络攻击或者异常情况下，为了保护系统和网络安全，TCP协议栈会发送RST报文来立即关闭连接。
• 在一些情况下，TCP协议栈可能需要重置连接状态，例如在TCP三次握手过程中，如果收到了无效的连接请求或者连接请求被拒绝，TCP协议栈会发送RST报文来重置连接状态，以便重新建立连接。
• 一个实体收到来自另一个实体的消息，但第一个实体正忙且无法响应。因此，RST 消息从第一个实体发送到第二个实体

欺骗性 TCP 重置攻击
恶意代理会使用连接实体的寻址信息伪造 RST 数据包。然后，该恶意实体将伪造的RST数据包发送到这些连接的任意端。
接收到伪造数据包的服务器或者客户端就会立即中止连接

这两个就是正常的时候用FIN断开，出错误了使用RST断开。

参考文章

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作者
java 3y

Vinicius Fulber-Garcia