关于TCP的一些零散知识

一、 Socket能连接的最大端口号是多少？

答案是65536，也就是2的16次方。那么这个数值是怎么算出来的呢？看过下面的图，你就明白了



图1

上图是TCP首部的结构图，一个TCP首部固定部分只有20字节大小，前四个字节用来存储源端口和目的端口，各占两个字节，两个字节最大也就是2的16次方嘛。不过如果你在使用Socket时，端口号设置成了66000，也是可以连接的，但这不表明端口号真的超过了65536，仅仅是因为端口号大小“溢出”后，变成了66000-65536 = 464，真实打开的端口号是464

二、 TCP的三次握手到底是咋回事？

先看下面的两个小图





图2 图3

图2里，有6个标识位，都只占1位，图3里，是序号和确认号，说道序号，很多技术帖子里说是随机生成的，这是不准确的，当一端为建立连接而发送一个SYN包时，会选择一个初始序号--ISN，ISN随时间而变化，RFC 793 指出ISN可看作是一个32比特的计数器，每4ms加1，对这个序号，我们不必过多关心。

第一次握手：

方向： 数据由客户端发往服务端

标识位状态： SYN位是1，其他5个标识位是0

序号： 假设初始为J

确认号： 第一次握手时无效，不用管

这个，就是大家常说的SYN包

第二次握手：

服务端发现收到的包里，SYN标识位是1，他明白了，这个客户端想要和我建立连接，现在进行应答

方向： 服务端发往客户端

标识位状态，SYN,ACK是1，其他4个标识位是0

序号： 假设初始为K

确认号： J + 1 ，表示服务端已经收到了第一次握手时由客户端发来的SYN包

第三次握手：

客户端发现，收到的包里，SYN，ACK，都是1，那看来是服务端已经知道我想和他建立起连接了，接下来就确认一下，收到的包里，确认号是不是等于我第一次发给他的包里的序号+1 ，上述条件成立时，才会发一个ACK包给服务端

方向： 客户端发往服务端

标识位状态： ACK是1，其他5个标识位是0

序号： K

确认号： K+1 ，表示客户端已经收到了第二次握手时由服务端发来的ACK+SYN包

服务端收到第三次握手时由客户端发来的ACK包后，会检查确认号是不是等于自己第二次握手时发给客户端的ACK+SYN包里的序号+1，如果是，那么连接就建立起来了。这里要特殊说明的是，如果用wireshark抓包，你会发现，三次握手时，确认号都是从0开始的，但上面已经讲到，确认号是随机生成的，之所以会有这样的矛盾，那是因为wireshark考虑到用户的使用感受，确认号是进过处理的，显示出来的，是相对于随机数的偏移量，这样方便大家查看。

三、 TCP四次挥手

建立连接的时候，进行三次握手，断开连接的时候，进行四次挥手。

以客户端主动断开连接为例：

第一阶段：

第一次挥手，客户端发送一个FIN包（FIN标识位是1），序号为I，这是在告诉服务端，我打算关闭写通道了

第二次挥手，服务端收到第一步中发出的FIN包，关闭自己的读通道，发送一个ACK包，序号为I+1 ，表明我已经关闭读通道了，现在你可以关闭写通道了

客户端在收到了服务端发来的ACK包以后，关闭写通道，至此，四次挥手的第一阶段完成了。

第二次挥手中，服务端收到FIN包后，不会立马关闭自己的写通道，因为此时可能还有一些数据仍然在发送中，现在，服务端只是关闭读通道，此时，客户端仍然可以接收数据，服务端也可以发送数据

第二阶段：

第三次挥手，服务端写完了数据，发送一个FIN包，序号为J，告诉客户端，我打算关闭写通道了

第四次挥手，客户端收到第三次挥手中发来的FIN包，关闭自己的读通道，发送一个ACK包，序号为J+1，表明我已经关闭读通道了，现在，你可以关闭写通道了

服务端收到ACK包后，关闭自己的写通道

TCP是全双工的，因此每个方向必须单独关闭，你可能会注意到，建立连接的时候，是三次握手，而关闭的时候要进行四次挥手呢。建立连接的第二次握手过程中，服务端返回的是一个ACK+SYN包，也就是说确认包和SYN包是结合一起发回去的（syn和ack同时设置为1），因为实在是没必要分两次发送，而断开连接时，第二次挥手过程中，服务端只发回去一个ACK包，因为此时，仍然有些数据还没有发送给客户端，因此还不能发给客户端FIN包，一定要等到所有数据都发送结束了才能发送FIN包，就是这个原因，导致断开连接时是四次挥手。

四、 一个TCP分组最大可以发送多大的数

MSS，即Max Segment Size，这个东西标识了一个TCP分组能装载的最大数据，如果使用wireshark抓包，会发现，建立连接的两端，在最初发送自己的SYN包时，都会说明自己的MSS，此后，双方发送TCP分组数据时，就以最小的为数据大小上限进行发送。以太网数据帧最大是1518字节，其中有14个字节的帧头和4个字节的校验，这样还剩下1500个字节可用于发送数据。IP头最小20字节，TCP头最小20字节，这样，还剩下1460个字节可用于装载数据。但实际抓包发现，MSS可能会是1448，一个解释是TCP头里有12个字节的时间戳。图1中，有一段是选项，变长的，如果选项的长度不够，还要填充，确保TCP头部的长度是4个字节的倍数。TCP头部，有一段数据偏移，这部分有4位，最大为1111（15），这个数值的意思，TCP有多少个4字节。都是1，也就是15，表示TCP头部长度为60字节，因此，TCP头部最大为60字节。