【Linux网络】TCP/IP三次握手、四次挥手流程

目录

一、三次握手,建立连接

二、四次挥手,断开连接

三、主要字段

 1、标志位(Flags)

 2、序号(sequence number)

 3、确认号(acknowledgement number)

四、三次握手的报文变化

五、四次挥手的报文变化

六、面试题


一、三次握手,建立连接

在TCP/IP协议中,TCP协议提供可靠的连接服务,采用三次握手,建立一个连接。

  1. 第一次握手: 建立连接时,客户端 发送 SYN 包到 服务器,并且,客户端 进入 SYN_SENT状态,等待 服务器 确认;
  2. 第二次握手: 服务器 收到 SYN包 后,同时,发送一个 SYN+ACK 包给 客户端 ,此时,服务器进入 SYN_RCVD 状态;
  3. 第三次握手: 客户端 收到服务器的 SYN+ACK 包后,向 服务器 发送确认的 ACK 包 。此包发送完毕,客户端 和 服务器 进入 ESTABLISHED 状态,完成三次握手。

  完成三次握手,建立好链接。

二、四次挥手,断开连接

  1. 第1次挥手:主动关闭方 向 被动关闭方 发送一个 FIN 包 。也就是主动关闭方 告诉 被动关闭方 :我已经不会再给你发数据了。

  2. 第2次挥手:被动关闭方 收到 FIN 包后,发送一个 ACK 包给 主动关闭方 。 就告诉 主动关闭方 已收到通知 。

  3. 第3次挥手:被动关闭方 又发送一个 FIN 包,给 主动关闭方,用来关闭 被动关闭方 到 主动关闭方 的数据传送。也就是告诉 主动关闭方,我的数据也发送完了,不会再给你发数据了。

  4. 第4次挥手:主动关闭方 收到 FIN 包后,发送一个 ACK 包给 被动关闭方 ,至此,完成四次挥手。

  注意:第2次和第3次, 被动关闭方 连续两次向 主动关闭方 发送报文。

三、主要字段

 1、标志位(Flags)

标志位 含义 说明
SYN 发起建立连接 当SYN=1,ACK=0,表明是连接请求报文,若同意连接,则响应报文中应该有 SYN=1,ACK=1。
ACK 确认标识 当ACK=1,确认标识才有效。(为了与 确认号ack 区分开,我们一定要用大写字母)
FIN 释放连接 当FIN=1,表明此报文的发送方的数据已经发送完毕,并且要求释放。
PSH 读取数据 当PSH=1,提示接收端应用程序立即从TCP缓存区把数据读走。
RST 重置连接 当RST=1,表时TCP连接出现严重差错,必须释放连接,在后再重新连接。
URG 紧急指针 当URG=1,表明紧急指针字段有效,告诉系统此报文段中有紧急数据。

 2、序号(sequence number)

  seq序号,占32位。用来标识从TCP 源端 向 目的端 发送的字节流,发起方 发送数据时对此进行标记。

 3、确认号(acknowledgement number)

   ack 序号,占32位。只有 ACK 标志位为1时,确认序号字段才有效,ack=seq+1。

四、三次握手的报文变化

五、四次挥手的报文变化

六、面试题

 1、为什么建立连接协议是三次握手,而关闭连接却是四次握手呢?

  建立连接时,ACK 和 SYN可以放在一个报文里来发送。而关闭连接时,被 动关闭方 可能还需要发送一些数据后,再发送 FIN 报文表示同意现在可以关闭连接了,所以它这里的 ACK报文 和 FIN报文 多数情况下都是分开发送的。

 2、为什么必须是三次握手,不能用两次握手进行连接?

  TCP 建立连接时,通过 三次握手 能防止历史连接的建立,能减少双方不必要的资源开销,能帮助双方同步初始化序列号。序列号能够保证数据包不重复、不丢弃和按序传输。

  不使用「两次握手」和「四次握手」的原因:

「两次握手」:无法防止历史连接的建立,会造成双方资源的浪费,也无法可靠的同步双方序列号;
「四次握手」:三次握手就已经理论上最少可靠连接建立,所以不需要使用更多的通信次数。

 3、三次握手、四次挥手的目的

  三次握手 :是为了保证双方都准备好了资源。

  四次挥手 :是为了保证双方把资源都释放掉了。

 4、tcp三次握手的过程, accept发生在三次握手哪个阶段?

  client 的 connect 引起3次握手。

  server 在socket, bind, listen后,阻塞在accept,三次握⼿手完成后, accept 返回⼀一个fd,因此 accept 发⽣生在三次握⼿手之后。

 5、四次挥手,为什么 TIME_WAIT 状态还需要等 2MSL 后才能返回到 CLOSED 状态?

  两个存在的理由:

  1、无法保证最后发送的 ACK报文 会一定被对方收到,所以需要重发可能丢失的 ACK报文。

  2、关闭链接一段时间后可能会在相同的IP地址和端口建立新的连接,为了防止旧连接的重复分组在新连接已经终止后再现。2MSL足以让分组最多存活 MSL秒 被丢弃。


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