图解TCP三次握手和四次挥手过程

我们都知道,TCP 传送的数据单位是 TCP 报文段(segment)
那么,我们首先先回顾一下TCP报文段首部的信息

TCP报文段首部解析

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  • 源端口和目的端口字段——各占 2 字节。端口是传输层与应用层的服务接口。传输层的复用和分用功能都要通过端口才能实现。
  • 序号字段——占 4 字节。TCP 连接中传送的数据流中的每一个字节都编上一个序号。序号字段的值则指的是本报文段所发送的数据的第一个字节的序号。例如,若某一个分段的顺序号值为“1301”,而其所携带的数据长度为500字节,则相当于该分段数据的第一个字节的顺序号为1301,最后一个字节的顺序号值为1800,并且该数据流下一个分段的顺序号字段值应该为“1801”。
  • 确认号字段——占 4 字节,是期望收到对方的下一个报文段的数据的第一个字节的序号。 确认号:表示接收端下一个期望接收的TCP分段号,长度32位。该字段实际上是对发送方所发送的并已被接收方所正确接收的分段的一个确认。顺序号和确认号共同用于TCP服务中的确认和差错控制。例如,若接收方正确地接收了一个顺序号为“1301”、长度为500字节的分段,则它发送给对方的确认号值就会是“1801”,即表示期望接收的下一个分段的第一个字节的序号应该是1801。
  • 数据偏移——占 4 bit,它指出 TCP 报文段的数据起始处距离 TCP 报文段的起始处有多远。“数据偏移”的单位不是字节而是 32 bit 字(4 字节为计算单位)。
  • 紧急比特 URG —— 当 URG 1 时,表明紧急指针字段有效。它告诉系统此报文段中有紧急数据,应尽快传送(相当于高优先级的数据)。
  • 确认比特 ACK —— 只有当 ACK  1 时确认号字段才有效。当 ACK  0 时,确认号无效。
  • 推送比特 PSH (PuSH) —— 接收 TCP 收到推送比特置 1 的报文段,就尽快地交付给接收应用进程,而不再等到整个缓存都填满了后再向上交付。
  • 复位比特 RST (ReSeT) —— 当 RST 1 时,表明 TCP 连接中出现严重差错(如由于主机崩溃或其他原因),必须释放连接,然后再重新建立运输连接。
  • 同步比特 SYN —— 同步比特 SYN 置为 1,就表示这是一个连接请求或连接接受报文。
  • 终止 FIN (FINis) —— 用来释放一个连接。FIN  1 表明此报文段的发送端的数据已发送完毕,并要求释放运输连接。
  • 窗口字段 —— 占 2 字节。窗口字段用来控制对方发送的数据量,单位为字节。TCP 连接的一端根据设置的缓存空间大小确定自己的接收窗口大小,然后通知对方以确定对方的发送窗口的上限。
  • 检验和 —— 占 2 字节。检验和字段检验的范围包括首部和数据这两部分。
  • 紧急指针字段 —— 占 16 bit。紧急指针指出在本报文段中的紧急数据的最后一个字节的序号。
  • 选项字段 —— 长度可变。TCP 只规定了一种选项,即最大报文段长度 MSS (Maximum Segment Size)。MSS 告诉对方 TCP:“我的缓存所能接收的报文段的数据字段的最大长度是 MSS 个字节。”
  • 填充字段 —— 这是为了使整个首部长度是 4 字节的整数倍。

TCP连接的建立:三次握手过程

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注意:
  1. 不管是哪一方先发起连接请求,一旦连接建立,就可以实现全双向的数据传送,而不存在主从关系。
  2. TCP将数据流看作字节的序列,其将从用户进程所接收任意长的数据,分成不超过64K字节(包括TCP头在内)的分段,以适合IP数据包的载荷能力。

TCP连接的释放:四次挥手

TCP连接是全双工的,可以看作两个不同方向的单工数据流传输。
所以一个完整连接的拆除涉及两个单向连接的拆除,所以是四次挥手释放。
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注意:此时,还不算真正的释放

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Why?

第一为了保证 A 发送的最后一个 ACK 报文段能够到达 B。(人家A要把消息发过去也是要时间的嘛!)
第二,防止 “已失效的连接请求报文段”出现在本连接中。 A 在发送完最后一个 ACK 报文段后,再经过时间 2MSL,就可以使本连接持续的时间内所产生的所有报文段,都从网络中消失。这样就可以使下一个新的连接中不会出现这种旧的连接请求报文段。

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