TCP协议连接过程:完成三次握手四次挥手(20201最新)

http封装请求数据包以后传给传输层,tcp协议部分开始运作。这里将数据包和TCP报头生成TCP报文,打包成新的数据包。

TCP报文结构
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三次握手:

在通信之前,会先通过三次握手的机制来确认两端口之间的连接是否可用。而UDP是不需要确认的,直接传
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最开始的时候客户端和服务器都是处于CLOSED状态。主动打开连接的为客户端,被动打开连接的是服务器。

某个时刻客户端和服务器要进行通信,此时双方都有备好的端口,服务器的端口会处于监听状态,等待客户端的连接

怎么知道服务器端口号的?

http在访问url中已经拿到!

怎么知道客户端要连接进来,服务器才进入listen状态?

TCP老早就创建了传输控制块TCB,时刻待命准备接受客户端的连接请求,此时服务器就被动地进入了listen状态。

第一次握手:

客户端想要连接,创建传输控制块TCB,状态变为主动打开。发送给服务器不包含数据内容的连接请求报文。该请求报文首部中同步位SYN=1,同时选择一个初始序列号seq=x(携带了x个字节)。然后客户端进入 SYN-SENT (同步已发送)状态,告诉服务器我想和你同步连接。TCP规定,SYN报文段(SYN=1的报文段)不能携带数据,但需要消耗掉一个序号。

第二次握手:

TCP服务器收到连接请求报文,如果同意连接则发送确认报文。为了保证下次客户端发送报文时seq序列号是正确的,需要发送确认号ack=x+1,同时确认号ack要生效必须发送ACK=1,再加上同步位SYN=1,序列号seq=y(携带Y个字节),然后服务器也进 入SYN-RCVD (同步已收到) 状态,完成同步连接。这个报文也是SYN报文,也不能携带数据,但是同样要消耗一个序号。

第三次握手

客户端收到确认后还要再向服务器发送确认报文。确认报文已经不是请求报文SYN了,不再包含SYN同步位。发送的内容有序列号seq=x+1(和第二次握手的ACK对应),确认号ack=y+1,ACK=1。客户端发送确认报文以后进入ESTABLISHED(已建立)状态,服务器接收到确认报文以后也进入ESTABLISHED状态。此时TCP连接完成建立。

然后就可以发送TCP接收到Http的数据包后生成的新数据包了!

但是貌似看起来两次握手请求就可以完成事,为什么非要三次握手呢?
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主要是为了防止已经失效的连接请求报文突然又传到了服务器,从而产生错误。
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如果是两次握手,假设一种情景:客户端发送了第一个请求连接报文并未丢失,只是因为网络问题在网络节点中滞留太久了。由于客户端迟迟没有收到确认报文,以为服务器没有收到。于是再发送一条请求连接报文,此时一路畅通完成两次握手建立连接,传输数据,关闭连接。然后那个前一条龟速的请求报文终于走到了服务器,再次和服务器建立连接,这就造成了不必要的资源浪费。
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如果是三次握手,就算那一条龟速的请求报文最后到达了服务器,然后服务器也发送了确认连接报文,但是此时客户端已经不会再发出确认报文了,服务器也接受不到确认报文,于是无法建立连接。

四次挥手:

数据传输完毕后,双方都可释放连接。最开始的时候,客户端和服务器都是处于ESTABLISHED状态,然后客户端主动关闭,服务器被动关闭。
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第一次挥手:

客户端从ESTABLISHED状态变为主动关闭状态,客户端发送请求释放连接报文给服务器,FIN=1,seq=u(等于前面已经传送过来的数据的最后一个字节的序号加1),此时客户端进入FIN-WAIT-1(终止等待1)状态。 TCP规定,FIN报文段即使不携带数据,也要消耗一个序号。

第二次挥手:

服务器接收到客户端发来的请求释放报文以后,发送确认报文告诉客户端我收到了你的请求,内容差不多就是seq=v,ack=u+1,ACK=1,此时服务器进入CLOSE-WAIT(关闭等待)状态。

为什么是CLOSE-WAIT状态?可能自己服务器这端还有数据没有发送完,所以这个时候整个TCP的连接就变成了半关闭状态。服务器还能发送数据,客户端也能接收数据,但客户端不能再发送数据了,只能发送确认报文。

客户端接收到服务器传来的确认报文以后,进入 FIN-WAIT-1(终止等待2)状态,等待服务器发送连接释放的报文(在这之前,还需要接受服务器没有发送完的最后的数据)。

第三次挥手:

服务器所有的数据都发送完了,认为可以关闭连接了,于是向客户端发送连接释放报文,内容FIN=1,seq=w,ack=u+1(客户端没发送消息,所以提醒客户端下一次还是从u+1开始发送序列),ACK=1。此时服务器进入了 LAST-ACK(最后确认)状态,等待客户端发送确认报文。

第四次挥手:

客户端接收到了服务器发送的连接释放报文,必须发出确认。确认报文seq=u+1,ack=w+1,ACK=1。此时客户端进入 TIME-WAIT (时间等待)状态,但是没有立马关闭。此时TCP连接还没有释放,必须经过2∗∗MSL(最长报文段寿命)的时间后,当客户端撤销相应的TCB后,才进入CLOSED状态。

因为这个确认报文可能丢失。服务器收不到确认报文心想这可能是我没传到或者丢失了啊,于是服务器再传一个FIN,然后客户端再重新发送一个确认报文。然后刷新2∗∗MSL时间。直到这个时间内收不到FIN连接释放报文,客户端撤销TCB进入CLOSE状态。

而服务器,在接收到确认报文的时候就立马变为CLOSE状态了。所以服务器结束TCP连接的时间略早于客户端。

万一确认连接以后客户端故障怎么办?

TCP设有一个保活计时器。显然客户端故障时服务器不会智障般等下去,白白浪费资源。服务器每次收到一次客户端的请求以后都会刷新这个保活计时器,时间通常设置为2小时。若2个小时依旧没有收到客户端的任何数据,服务器会发送一个探测报文段,每隔75分钟发一个,如果连发十个都没有数据反应,那么服务器就知道客户端故障了,关闭连接。

收工

转发原文:cccrush_

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