TCP 学习（二） --- 三次握手 以及 四次挥手

本来想自己去写下关于三次握手的情况，但是发现一篇文章，写的太详细了。也就将其拷贝过来了，希望博主不要介意。如果不乐意，请私信我，我会将其删掉

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TCP(Transmission Control Protocol)　传输控制协议

TCP是主机对主机层的传输控制协议，提供可靠的连接服务，采用三次握手确认建立一个连接:

位码即tcp标志位,有6种标示:SYN(synchronous建立联机) ACK(acknowledgement 确认) PSH(push传送) FIN(finish结束) RST(reset重置) URG(urgent紧急)

Sequence number(顺序号码) Acknowledge number(确认号码)

第一次握手：主机A发送位码为syn＝1,随机产生seq number=1234567的数据包到服务器，主机B由SYN=1知道，A要求建立联机；

第二次握手：主机B收到请求后要确认联机信息，向A发送ack number=(主机A的seq+1),syn=1,ack=1,随机产生seq=7654321的包

第三次握手：主机A收到后检查ack number是否正确，即第一次发送的seq number+1,以及位码ack是否为1，若正确，主机A会再发送ack number=(主机B的seq+1),ack=1，主机B收到后确认seq值与ack=1则连接建立成功。

完成三次握手，主机A与主机B开始传送数据。

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。 

第一次握手：建立连接时，客户端发送syn包(syn=j)到服务器，并进入SYN_SEND状态，等待服务器确认； 

第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN（ack=j+1），同时自己也发送一个SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态； 第三次握手：客户端收到服务器的SYN＋ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1)，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，客户端与服务器开始传送数据.

实例:

IP 192.168.1.116.3337 > 192.168.1.123.7788: S 3626544836:3626544836

IP 192.168.1.123.7788 > 192.168.1.116.3337: S 1739326486:1739326486 ack 3626544837

IP 192.168.1.116.3337 > 192.168.1.123.7788: ack 1739326487,ack 1

第一次握手：192.168.1.116发送位码syn＝1,随机产生seq number=3626544836的数据包到192.168.1.123,192.168.1.123由SYN=1知道192.168.1.116要求建立联机;

第二次握手：192.168.1.123收到请求后要确认联机信息，向192.168.1.116发送ack number=3626544837,syn=1,ack=1,随机产生seq=1739326486的包;

第三次握手：192.168.1.116收到后检查ack number是否正确，即第一次发送的seq number+1,以及位码ack是否为1，若正确，192.168.1.116会再发送ack number=1739326487,ack=1，192.168.1.123收到后确认seq=seq+1,ack=1则连接建立成功。

图解：

一个三次握手的过程





第一次握手的标志位

我们可以看到标志位里面只有个同步位，也就是在做请求(SYN)



第二次握手的标志位

我们可以看到标志位里面有个确认位和同步位，也就是在做应答(SYN + ACK)



第三次握手的标志位

我们可以看到标志位里面只有个确认位，也就是再做再次确认(ACK)



接下来，咱们详细说下为什么要进行四次挥手：

首先看看四次挥手的顺序图：



为什么要进行四次挥手流程：

由于 TCP 连接是全双工的，因此每个方向都必须单独进行关闭。这个原则是当一方完成它的数据发送任务后就能发送一个FIN 来终止这个方向的发送通道。收到一个 FIN 只意味着这一方向上没有数据流动，一个 TCP 连接在收到一个 FIN 后仍能发送数据。首先进行关闭的一方将执行主动关闭，而另一方执行被动关闭。  

（ 1 ）客户端 A 发送一个 FIN ，用来关闭客户 A 到服务器 B 的数据传送  

（ 2 ）服务器 B 收到这个 FIN ，它发回一个 ACK ，确认序号为收到的序号加 1 。和 SYN 一样，一个FIN 将占用一个序号。  

（ 3 ）服务器 B 关闭与客户端 A 的连接，发送一个 FIN 给客户端 A 。  

（ 4 ）客户端 A 发回 ACK 报文确认，并将确认序号设置为收到序号加 1。 

问题:

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？  

这是因为服务端的 LISTEN 状态下的 SOCKET 当收 到 SYN 报文的建立连接请求后，它可以把 ACK 和 SYN （ ACK 起应答作用，而 SYN 起同步作用）放在一个报文里来发送。但关闭连接时， 当收到对方的 FIN 报文通知时，它仅仅表示对方没有数据发送给你了；但未必你所有的数据都全部发送给对方了，所以你可以未必会马上会关闭 SOCKET, 也即你可能还需要发送一些数据给对方之后，再发送 FIN 报文给对方来表示你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 TIME_WAIT 状态还需要等 2MSL 后才能返回到 CLOSED 状态？  

这是因为虽然双方都同意关闭连接了，而且握手的 4 个报文也都协调和发送完毕，按理可以直接回到 CLOSED 状态（就好比从 SYN_SEND 状态 到 ESTABLISH 状态那样）；但是因为我们必须要假想网络是不可靠的，你无法保证你最后发送的 ACK 报文会一定被对方收到，因此对方处 于 LAST_ACK 状态下的 SOCKET 可能会因为超时未收到 ACK 报文，而重发 FIN 报文，所以这个 TIME_WAIT 状态的作用 就是用来重发可能丢失的 ACK 报文

总结：

三次握手，三种状态（SYN_SEND\SYN_RECV\ESTABLISHED）；两种包(请求包\应答包)，两样东西（标志位码\序列号码）

四次握手，两次分开

心跳监测（client-<保持>-server-<在线>-client）

ps:

列举一次http握手的流程实例：

pc浏览服务器网页此过程不包括域名查询，只描述TCP与http数据流的变化。

一、pc与http服务器进行三次握手来建立连接。

1.pc：seq=0 ack=0 syn=1 ack=0 发送给服务器建立同步请求。

2.server： seq=0 ack=1 syn=1 ack=1 发送给客户端建立同步响应.

3.pc:seq=1 ack=1 syn=0 ack=1 发送给服务器,三次握手完成建立同步信息成功.

4.pc产生http数据消息,向服务器发送get请求.

5.服务器收到请求并发送TCP确认,然后发送http数据信息给客户端的浏览器.

6.客户端收到服务器的http信息,然后发送TCP确认信息给服务器.

7.客户端发送FIN+ACK给服务器,要求结束数据传输.

8.服务器发送TCP确认消息用于确认pc的TCP的FIN消息

9.服务器向客户端发送FIN+ACK消息用于结束TCP会话.

10.客户端发送确认信息给服务器,整个会话结束.

介绍下 seq 和 ack 的计算：