TCP三向交握&四次揮手

TCP概述

網絡分為IOS七層協定：實體層、資料鍊路層、網絡層、傳輸層、會話層、表現層、應用層

TCP協定屬于傳輸層的協定

TCP資料包結構圖

在進行握手時，就依賴着結構中的序号和确認号

TCP中的辨別符

SYN：同步标志

同步序列編号(

Synchronize Sequence Numbers

)欄有效。該标志僅在三次握手建立TCP連接配接時有效。它提示TCP連接配接的服務端檢查序列編号，該序列編号為TCP連接配接初始端(一般是用戶端)的初始序列編号。在這裡，可以把TCP序列編号看作是一個範圍從0到4，294，967，295的32位計數器。通過TCP連接配接交換的資料中每一個位元組都經過序列編号。在TCP報頭中的序列編号欄包括了TCP分段中第一個位元組的序列編号

ACK：确認标志

确認編号(

Acknowledgement Number

)欄有效。大多數情況下該标志位是置位的。TCP報頭内的确認編号欄内包含的确認編号(w+1，Figure-1)為下一個預期的序列編号，同時提示遠端系統已經成功接收所有資料

URG：緊急标志

緊急(

The urgent pointer

) 标志有效，緊急标志置位

FIN：結束标志

帶有該标志置位的資料包用來結束一個TCP會話，但對應端口仍處于開放狀态，準備接收後續資料

三次握手

Three-way Handshake

三次握手

一個虛拟連接配接的建立是通過三次握手實作的

示意圖

三次握手流程

1. B的TCP伺服器程序先建立傳輸子產品TCB，準備接受客戶程序的連接配接請求。然後伺服器程序就處于

   LISTEN

   （收聽）狀态，等待客戶的連接配接請求
2. 第一次握手：A的TCP客戶程序也是首先建立傳輸控制子產品TCB，然後向B發出連接配接請求封包段，此時首部中的同部位

   SYN = 1

   ，同時選擇一個初始序号

   seq = x

   （這個指令的意思就是告訴B客戶機自己的序号是多少，要接着這個序号發送資料報）。TCP規定，SYN封包段（即

   SYN = 1

   的封包段）不能攜帶資料，但是要消耗一個需要。此時TCP客戶程序進入

   SYN-SENT

   （同步已發送）狀态
3. 第二次握手：B收到連續請求封包段後，如同意建立連接配接，則向A發送确認。在确認封包段中應把

   SYN

   位和

   ACK

   位都置為1，确認号是

   ack = x + 1

   ,同時自己也為自己選擇一個初始序号

   seq = y

   。（注意：這個封包段也不能攜帶資料，但同樣需要消耗掉一個序号）。這時TCP伺服器程序進入

   SYN-REVD

   （同步收到）狀态
4. 第三次握手：TCP客戶程序收到B的确認後，還要向B給出确認。确認封包段的ACK置1，确認号

   ack = y + 1

   ，而自己的序号

   seq = x + 1

   。TCP的标準規定，ACK封包段可以攜帶資料。但如果不攜帶資料則不消耗序号，在這種情況下，下一個資料封包段的序号仍是

   seq = x + 1

   。這時，TCP連接配接建立，A進入

   ESTABLISHED

   （已建立連接配接）狀态，當B收到A的确認消息後，也進入

   ESTABLISHED

   狀态

注：最後一次握手在預設不攜帶資料的情況下，由于SYN不是1，是不消耗序列号的。是以三次握手結束後，用戶端下一個發送的封包中

seq

依舊是

x + 1

為什麼需要三次握手，而非兩次？

• 為了實作可靠資料傳輸， TCP 協定的通信雙方， 都必須維護一個序列号， 以辨別發送出去的資料包中， 哪些是已經被對方收到的。 三次握手的過程即是通信雙方互相告知序列号起始值， 并确認對方已經收到了序列号起始值的必經步驟
• 如果隻是兩次握手， 至多隻有連接配接發起方的起始序列号能被确認， 另一方選擇的序列号則得不到确認

四次揮手

一個虛拟連接配接的斷開是通過四次揮手實作的

示意圖：

四次揮手流程：

1. 第一次揮手：A資料傳輸關閉，需要斷開連接配接，A應用程序向其TCP發出連接配接釋放封包段（

   FIN = 1， seq = u

   ），并停止在發送資料，主動關閉TCP連接配接，進入FIN-WAIT-1狀态，等待B的确認
2. 第二次揮手：B收到連接配接釋放封包後即發出确認封包段（

   ACK = 1

   ，确認号

   ack = u + 1

   ，序列号

   seq = v

   ），B進入CLOSE-WAIT關閉等待狀态，此時的TCP處于半關閉狀态，A到B的連接配接釋放。而A收到B的确認後，進入FIN-WAIT-2狀态，等待B發出的連接配接釋放封包段
3. 第三次揮手：當B資料傳輸完畢，B發出連接配接釋放封包段（

   FIN = 1

   ，

   ACK = 1

   ，序号

   seq = u + 1

   ，确認号

   ack = u + 1

   ），B進入LAST-ACK（最後确認）狀态，等待A的最後确認
4. 第四次揮手：A收到B的連接配接釋放封包段後，對此發出确認封包段（

   ACK = 1

   ，

   seq = u + 1

   ，

   ack = w + 1

   ），A進入TIME-WAIT（時間等待）狀态，此時TCP未釋放掉，需要經過時間等待計時器設定的時間2MSL後，A才進入CLOSE狀态

為什麼A在TIME-WAIT狀态必須等待2MSL（最大封包生存時間）的時間？

為了保證A發送的最後一個ACK封包段能夠到達B，保證A、B正常進入CLOSED狀态

這個ACK封包段有可能丢失，使得處于LAST-ACK狀态的B收不到對已發送的FIN+ACK封包段的确認，B逾時重傳FIN+ACK封包段，A能2MSL時間内收到這個重傳的FIN+ACK封包段，接着A重傳一次确認，同時重新開機2MSL計數器，2MSL時間後A和B進入CLOSE狀态，如果A在TIME-WAIT狀态時接收到B的FIN+ACK封包段之後向B發出确認封包段，而不再确認B是否收到立即進入CLOSED狀态，如若B并沒有正常收到A 的确認封包段，則B無法正正常進入到CLOSED狀态