三次握手/四次挥

2023-11-21 08:38:58

TCP 三次握手/四次挥手
TCP 在传输之前会进行三次沟通，一般称为“三次握手”，传完数据断开的时候要进行四次沟通，一般称为“四次挥手”。

1.TCP3次握手

名词解释:

seq :Sequence Number 序列号，占4个字节，用来标记数据段的顺序，本地随机产生
ack：ACK:Acknowledgment Number 确认号，占4个字节，ack=seq+1
ACK:占1位，仅当ACK=1时，确认号字段才有效。ACK=0时，确认号无效
SYN：连接建立时用于同步序号
终止FIN：用来释放一个连接。FIN=1表示：此报文段的发送方的数据已经发送完毕，并要求释放运输连接

PS：ACK、SYN和FIN这些大写的单词表示标志位，其值要么是1，要么是0；ack、seq小写的单词表示序号。

第一次握手：

建立连接。客户端发送
客户端发送报文 SYN=1，,序列号Seq 假设为x ( 一般为1 )；
客户端进入同步已发送（SYN_SEND）状态，等待服务器的确认；

建立连接时，客户端发送syn包（syn=x）到服务器，并进入SYN_SENT状态，等待服务器确认；SYN：同步序列编号（Synchronize Sequence Numbers）

第二次握手：

服务端收到客户端的SYN报文段，需对这个报文段进行确认 , 设置ack= x+1 (其实是seq值+1 )；
同时组织 SYN请求信息，将SYN=1，ACK=1，随机生成Seq假设为y；
将上述所有信息放到一个报文段（即SYN+ACK报文段）中，发送给客户端，
此时服务器进入同步接收状态（SYN_RECV ）；

第三次握手：

客户端收到服务器的SYN+ACK报文段。
检查 ack number 是否正确，
然后将ACK=1 , seq=x+1, ack=y+1，向服务器发送ACK报文段，
报文段发送完毕以后，客户端和服务器端都进入ESTABLISHED，已建立连接状态，完成TCP三次握手。

2.TCP 4次挥手

第一次挥手

客户端发送报文，FIN=1，seq=u，此时进入FIN-WAIT-1状态，
- 即半关闭阶段。并且停止在客户端到服务器端方向上发送数据，但是客户端仍然能接收从服务器端传输过来的数据。

第二次挥手

服务端收到报文，
服务端进入关闭等待状态(CLOSE_WATI)，返回一个报文，ACK=1，ack=u+1，seq=v。
客户端收到这个报文之后，直接进入FIN-WAIT-2状态，此时客户端到服务端的连接就释放了。

第三次挥手

服务端发送连接释放报文，FIN=1，ACK=1 , ack=u+1，seq=w，
服务端进入最后确认状态（LAST-ACK）,

第四次挥手

客户端收到连接释放报文之后，发应答报文，ACK=1，ack=w+1，seq=u+1，
进入时间等待状态(TIME_WAIT)，等待2MSL(即两倍的MSL)后客户端进入关闭状态(CLOSED)，
服务端收到报文之后就进入CLOSED状态。

3.为什么不能2次握手而是要三次握手？

TCP是一个双向通信协议，通信双方都有能力发送信息，并接收响应。
为了防止已失效的连接请求报文段突然又传送到了服务端，因而产生错误。

具体例子：“已失效的连接请求报文段”的产生在这样一种情况下：client发出的第一个连接请求报文段并没有丢失，而是在某个网络结点长时间的滞留了，以致延误到连接释放以后的某个时间才到达server。本来这是一个早已失效的报文段。但server收到此失效的连接请求报文段后，就误认为是client再次发出的一个新的连接请求。

4.为什么要四次挥手？

TCP协议是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的运输层通信协议。TCP是全双工模式，这就意味着，当主机1发出FIN报文段时，只是表示主机1已经没有数据要发送了，主机1告诉主机2，它的数据已经全部发送完毕了；但是，这个时候主机1还是可以接受来自主机2的数据；当主机2返回ACK报文段时，表示它已经知道主机1没有数据发送了，但是主机2还是可以发送数据到主机1的；当主机2也发送了FIN报文段时，这个时候就表示主机2也没有数据要发送了，就会告诉主机1，我也没有数据要发送了，之后彼此就会愉快的中断这次TCP连接。

5.为什么三次握手确要四次挥手？

TCP协议是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的运输层通信协议。TCP是全双工模式，
当客户端发起主动关闭请求FIN 报文，仅仅表示客户端没有数据发送了，但是这个时候还可以接收来自服务端的数据。
需要等待服务端确认向客户端发送数据也完成，才可以关闭。

6.为什么客户端最后还要等待2MSL？

• 客户端需要保证最后一次发送的ACK报文到服务器，如果服务器未收到，可以请求客户端重发，这样客户端还有时间再发，重启2MSL计时。

7.TCP首部的组成

struct tcp_hdr {
  PACK_STRUCT_FIELD(u16_t src);     /* 源端口 */
  PACK_STRUCT_FIELD(u16_t dest);    /* 目的端口 */
  PACK_STRUCT_FIELD(u32_t seqno);   /* 序号 */
  PACK_STRUCT_FIELD(u32_t ackno);   /* 确认序号 */
  PACK_STRUCT_FIELD(u16_t _hdrlen_rsvd_flags);  /* 首部长度+保留位+标志位 */
  PACK_STRUCT_FIELD(u16_t wnd);     /* 窗口大小 */
  PACK_STRUCT_FIELD(u16_t chksum);  /* 校验和 */  
  PACK_STRUCT_FIELD(u16_t urgp);    /* 紧急指针 */
} PACK_STRUCT_STRUCT;
PACK_STRUCT_END

码农公寓