简析TCP协议--三次握手和四次挥手

TCP简介

传输层协议是端到端的,属于进程到进程级别。而一个主机是可以有多个进程的,所以传输层也就有复用和分用的功能。而TCP协议是面向连接的保证高可靠性的传输层协议,所以TCP协议用于应用程序之间的通信。

当一个应用程序需要与另一个应用程序进行通信时,它会发送一个通信请求,该请求会发送到一个确切的地址。在双方三次握手后,TCP将在两个应用程序之间建立一个全双工的通信。这个全双工的通信将占用两个计算机之间的通信线路,直到双方关闭为止。

接下来我们就重点讲一下它们如何进行连接和如何进行关闭的

三次握手和四次挥手

首先我们先看一张图,看图说话:
这里写图片描述

三次握手

第一次握手:建立连接。客户端发送连接请求报文段,将SYN设置为1,并随机生成一个seq=x,client进入SYN_SENT状态,等待服务器确认

第二次握手:Server收到数据包后由标志位SYN=1知道Client请求建立连接,然后将标志位SYN,置为1,ACK都置为x+1,并随机产生一个seq=y值,server进入SYN_RCVD状态,数据包发送给Client确认连接请求

第三次握手:Client收到服务器的SYN和ACK报文段,也就是确认连接回复,检查ACK是否为x+1,然后将ACK设置为y+1,并向server发送ACK报文段。报文段发送完毕后,client和server都进入ESTABLISHED状态,完成TCP的三次连接。

四次挥手

第一次挥手:主机1(可以使客户端,也可以是服务器端),设置Seq和ACK,向主机2发送一个FIN报文段;此时,主机1进入FIN_WAIT_1状态;这表示主机1没有数据要发送给主机2了;

第二次挥手:主机2收到了主机1发送的FIN报文段,向主机1回一个ACK报文段,ACK为Sequence Number加1;主机1进入FIN_WAIT_2状态;主机2告诉主机1,我“同意”你的关闭请求;

第三次分手:主机2向主机1发送FIN报文段,请求关闭连接,同时主机2进入LAST_ACK状态;

第四次分手:主机1收到主机2发送的FIN报文段,向主机2发送ACK报文段,然后主机1进入TIME_WAIT状态;主机2收到主机1的ACK报文段以后,就关闭连接;此时,主机1等待2MSL后依然没有收到回复,则证明Server端已正常关闭,那好,主机1也可以关闭连接了。

至此三次握手和四次挥手也就完了,但是你是否会有疑问呢?为什么要三次握手,两次不行吗?为什么要四次挥手,三次不行吗?

三次握手的原因

我们先举个例子:
假如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。于是就向client发出确认报文段,同意建立连接。假设不采用“三次握手”,那么只要server发出确认,新的连接就建立了。由于现在client并没有发出建立连接的请求,因此不会理睬server的确认,也不会向server发送数据。但server却以为新的运输连接已经建立,并一直等待client发来数据。这样,server的很多资源就白白浪费掉了。采用“三次握手”的办法可以防止上述现象发生。

得出结论:为了防止已失效的连接请求报文段突然又传送到服务端,导致服务端的资源浪费。

四次挥手的原因:

前面已经知道了,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,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。

TCP是一个非常复杂的协议,这里稍微总结了一下TCP的连接与断开连接是发生的事情,也就是三次握手和四次挥手,但是,TCP协议中还是有很多知识需要我们去了解和学习的。

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