计算机网络基础知识整理（三）

6 TCP/IP报文格式



TCP中部分字段介绍：

1> 序号：seq序号，占32位，用来标识从TCP源端向目的端发送的字节流。发送方发送数据时对此进行标记。

2> 确认序号：Ack序号，占32位，只有ACK标志位为1时，确认序号字段才能生效。Ack = Seq + 1。

3> 标志位：共6个，即URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN等。具体含义如下：

URG：紧急指针有效。

ACK：确认序号有效。

PSH：接收方应该尽快将这个报文交给应用层。

RST：重置连接。

SYN：发起一个新连接。

FIN：释放一个连接。

7 TCP/IP三次握手

三次握手，就是指建立一个TCP连接时，需要客户端和服务器端总共发送3个包以确认连接的建立。在socket编程中，这一过程由客户端执行connect来触发。流程如下图所示：



1> 第一次握手：Client将标志位SYN置为1，随机产生一个值seq = j，并将该数据包发送给Server，Client进入SYN_SEND状态，等待Server确认。

2> 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，Server将标志位SYN和ACK都置为1，ack=j+1，随机产生一个值seq=k，并将该数据包发送给Client以确认连接请求，Server进入SYN_RCVD状态。

3> Client收到确认后，检查ack是否为j+1，ACK是否为1，如果正确则将标志位ACK置为1，ack=k+1，并将该数据包发送给Server，Server检查ack是否为k+1，ACK是否为1，如果正确则连接建立成功，Client和Server进入ESTABLISHED状态，完成第三次握手，随后Client和Server之间可以开始传输数据了。

注：SYN攻击：在Server发送SYN、ACK之后，收到Client的ACK之前的TCP连接称为半连接，此时Server处于SYN_RCVD状态。SYN攻击就是Client在短时间内伪造大量不存在的IP地址，并向Server不断发送SYN包，Server回复确认包，并等待Client的确认，由于源地址是不存在的，因此，Server需要不断重发直至超时。这些伪造的SYN包将长时间占用未连接队列，导致正常的SYN请求因为队列满而被丢弃，从而引起网络堵塞甚至系统瘫痪。SYN攻击是一种典型的DDOS攻击，检测SYN攻击非常简单，当Server上有大量半连接状态且源IP地址是随机的，则可以断定遭受了SYN攻击。

8 TCP/IP四次挥手

终止TCP连接需要客户端和服务器端总共发送4个包已确认连接的断开。在socket编程中，这一过程由客户端或服务器端任一方执行close来触发。流程如下图所示：





TCP连接是全双工模式，所以每个方向需要单独进行关闭，这一原则是当一方数据完成发送任务后，发送一个FIN来终止这一方向的连接，收到一个FIN只是意味着这一方向上没有数据流动了，即不会再收到数据了，但是在这个TCP连接上仍然能够发送数据，直到这一方向也发送了FIN。首先进行关闭的一方将执行主动关闭，而另一方则执行被动关闭。

1> 第一次挥手：Client发送一个FIN，用来关闭Client到Server的数据传送，Client进入FIN_WAIT_1状态。

2> 第二次挥手：Server收到FIN后，发送一个ACK给Client，确认序号为收到序号+1，Server进入CLOSE_WAIT状态。

3> 第三次挥手：Server发送一个FIN，用来关闭Server到Client的数据传送，Server进入LAST_ACK状态。

4> 第四次挥手：Client收到FIN后，Client进入TIME_WAIT状态，接着发送一个ACK给Server，确认序号为收到序号+1，Server进入CLOSED状态，完成四次挥手。

在实际中还可能会出现同时发起主动关闭的情况，分别反馈ACK=1，ack+接收到的序列号+1即可。

9 为什么建立连接是三次握手，而关闭连接是四次挥手？

这是因为在建立连接的过程中，服务器端在LISTEN状态下，收到建立连接请求的SYN报文后，把ACK和SYN放在一个报文里发送给客户端。而关闭连接时，当收到对方的FIN报文时，仅仅表示对方不再发送数据了，但是还能接收数据，己方也未必全部数据都发送给对方了，所以己方可以立即close，也可以发送一些数据给对方后，在发送FIN报文给对方来表示同意现在关闭连接。因此，己方ACK和FIN一般都会分开发送。