TCP(Transmission Control Protocol) 傳輸控制協(xié)議
?
TCP是主機(jī)對主機(jī)層的傳輸控制協(xié)議,提供可靠的連接服務(wù),采用三次握手確認(rèn)建立一個連接:
位碼即tcp標(biāo)志位,有6種標(biāo)示:SYN(synchronous建立聯(lián)機(jī)) ACK(acknowledgement 確認(rèn)) PSH(push傳送) FIN(finish結(jié)束) RST(reset重置) URG(urgent緊急)
Sequence number(順序號碼) Acknowledge number(確認(rèn)號碼)
第一次握手:主機(jī)A發(fā)送位碼為syn=1,隨機(jī)產(chǎn)生seq number=1234567的數(shù)據(jù)包到服務(wù)器,主機(jī)B由SYN=1知道,A要求建立聯(lián)機(jī);
第二次握手:主機(jī)B收到請求后要確認(rèn)聯(lián)機(jī)信息,向A發(fā)送ack number=(主機(jī)A的seq+1),syn=1,ack=1,隨機(jī)產(chǎn)生seq=7654321的包
第三次握手:主機(jī)A收到后檢查ack number是否正確,即第一次發(fā)送的seq number+1,以及位碼ack是否為1,若正確,主機(jī)A會再發(fā)送ack number=(主機(jī)B的seq+1),ack=1,主機(jī)B收到后確認(rèn)seq值與ack=1則連接建立成功。
完成三次握手,主機(jī)A與主機(jī)B開始傳送數(shù)據(jù)。
在TCP/IP協(xié)議中,TCP協(xié)議提供可靠的連接服務(wù),采用三次握手建立一個連接。 ?
第一次握手:建立連接時,客戶端發(fā)送syn包(syn=j)到服務(wù)器,并進(jìn)入SYN_SEND狀態(tài),等待服務(wù)器確認(rèn); ?
第二次握手:服務(wù)器收到syn包,必須確認(rèn)客戶的SYN(ack=j+1),同時自己也發(fā)送一個SYN包(syn=k),即SYN+ACK包,此時服務(wù)器 進(jìn)入SYN_RECV狀態(tài); 第三次握手:客戶端收到服務(wù)器的SYN+ACK包,向服務(wù)器發(fā)送確認(rèn)包ACK(ack=k+1),此包發(fā)送完畢,客戶端和服務(wù)器進(jìn)入 ESTABLISHED狀態(tài),完成三次握手。 完成三次握手,客戶端與服務(wù)器開始傳送數(shù)據(jù).
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實例:
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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
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發(fā)送位碼syn=1,隨機(jī)產(chǎn)生seq number=3626544836的數(shù)據(jù)包到192.168.1.123,192.168.1.123由SYN=1知道192.168.1.116要求建立聯(lián)機(jī);
第二次握手:192.168.1.123收到請求后要確認(rèn)聯(lián)機(jī)信息,向192.168.1.116發(fā)送ack number=3626544837,syn=1,ack=1,隨機(jī)產(chǎn)生seq=1739326486的包;
第 三次握手:192.168.1.116收到后檢查ack number是否正確,即第一次發(fā)送的seq number+1,以及位碼ack是否為1,若正確,192.168.1.116會再發(fā)送ack number=1739326487,ack=1,192.168.1.123收到后確認(rèn)seq=seq+1,ack=1則連接建立成功。
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圖解:
一個三次握手的過程(圖1,圖2)
(圖1)
(圖2)
第一次握手的標(biāo)志位(圖3)
我們可以看到標(biāo)志位里面只有個同步位,也就是在做請求(SYN)
(圖3)
第二次握手的標(biāo)志位(圖4)
我們可以看到標(biāo)志位里面有個確認(rèn)位和同步位,也就是在做應(yīng)答(SYN + ACK)
(圖4)
第三次握手的標(biāo)志位(圖5)
我們可以看到標(biāo)志位里面只有個確認(rèn)位,也就是再做再次確認(rèn)(ACK)
(圖5)
一個完整的三次握手也就是 請求---應(yīng)答---再次確認(rèn)
一個三次握手的過程(圖1,圖2)
(圖1)
(圖2)
第一次握手的標(biāo)志位(圖3)
我們可以看到標(biāo)志位里面只有個同步位,也就是在做請求(SYN)
(圖3)
第二次握手的標(biāo)志位(圖4)
我們可以看到標(biāo)志位里面有個確認(rèn)位和同步位,也就是在做應(yīng)答(SYN + ACK)
(圖4)
第三次握手的標(biāo)志位(圖5)
我們可以看到標(biāo)志位里面只有個確認(rèn)位,也就是再做再次確認(rèn)(ACK)
(圖5)
一個完整的三次握手也就是 請求---應(yīng)答---再次確認(rèn)
四次分手:
?
由于
TCP
連接是全雙工的,因此每個方向都必須單獨進(jìn)行關(guān)閉。這個原則是當(dāng)一方完成它的數(shù)據(jù)發(fā)送任務(wù)后就能發(fā)送一個
FIN
來終止這個方向的連接。收到一個
?
FIN
只意味著這一方向上沒有數(shù)據(jù)流動,一個
TCP
連接在收到一個
FIN
后仍能發(fā)送數(shù)據(jù)。首先進(jìn)行關(guān)閉的一方將執(zhí)行主動關(guān)閉,而另一方執(zhí)行被動關(guān)閉。
?
(
1
)客戶端
A
發(fā)送一個
FIN
,用來關(guān)閉客戶
A
到服務(wù)器
B
的數(shù)據(jù)傳送(報文段
4
)。
(
2
)服務(wù)器
B
收到這個
FIN
,它發(fā)回一個
ACK
,確認(rèn)序號為收到的序號加
1
(報文段
5
)。和
SYN
一樣,一個
FIN
將占用一個序號。
(
3
)服務(wù)器
B
關(guān)閉與客戶端
A
的連接,發(fā)送一個
FIN
給客戶端
A
(報文段
6
)。
(
4
)客戶端
A
發(fā)回
ACK
報文確認(rèn),并將確認(rèn)序號設(shè)置為收到序號加
1
(報文段
7
)。
?
??????
?
狀態(tài)詳解:
?
??????? CLOSED:
?
這個沒什么好說的了,表示初始狀態(tài)。
?
?
?
LISTEN:
?
這個也是非常容易理解的一個狀態(tài),表示服務(wù)器端的某個SOCKET處于監(jiān)聽狀態(tài),可以接受連接了。
?
???? SYN_RCVD:
?
這個狀態(tài)表示接受到了SYN報文,在正常情況下,這個狀態(tài)是服務(wù)器端的SOCKET在建立TCP連接時的三次握手會話過程中的一個中間狀態(tài),很短暫,基本上用netstat你是很難看到這種狀態(tài)的,除非你特意寫了一個客戶端測試程序,故意將三次TCP握手過程中最后一個ACK報文不予發(fā)送。因此這種狀態(tài)時,當(dāng)收到客戶端的ACK報文后,它會進(jìn)入到ESTABLISHED狀態(tài)。
?
SYN_SENT:
?
這個狀態(tài)與SYN_RCVD遙想呼應(yīng),當(dāng)客戶端SOCKET執(zhí)行CONNECT連接時,它首先發(fā)送SYN報文,因此也隨即它會進(jìn)入到了SYN_SENT狀態(tài),并等待服務(wù)端的發(fā)送三次握手中的第2個報文。SYN_SENT狀態(tài)表示客戶端已發(fā)送SYN報文。
?
???? ESTABLISHED:
這個容易理解了,表示連接已經(jīng)建立了。
?
??????? FIN_WAIT_1:
?
這個狀態(tài)要好好解釋一下,其實FIN_WAIT_1和FIN_WAIT_2狀態(tài)的真正含義都是表示等待對方的FIN報文。而這兩種狀態(tài)的區(qū)別是:FIN_WAIT_1狀態(tài)實際上是當(dāng)SOCKET在ESTABLISHED狀態(tài)時,它想主動關(guān)閉連接,向?qū)Ψ桨l(fā)送了FIN報文,此時該SOCKET即進(jìn)入到FIN_WAIT_1狀態(tài)。而當(dāng)對方回應(yīng)ACK報文后,則進(jìn)入到FIN_WAIT_2狀態(tài),當(dāng)然在實際的正常情況下,無論對方何種情況下,都應(yīng)該馬上回應(yīng)ACK報文,所以FIN_WAIT_1狀態(tài)一般是比較難見到的,而FIN_WAIT_2狀態(tài)還有時常常可以用netstat看到。
??????? FIN_WAIT_2: 上面已經(jīng)詳細(xì)解釋了這種狀態(tài),實際上FIN_WAIT_2狀態(tài)下的SOCKET,表示半連接,也即有一方要求close連接,但另外還告訴對方,我暫時還有點數(shù)據(jù)需要傳送給你,稍后再關(guān)閉連接。
??????? TIME_WAIT:
?
表示收到了對方的FIN報文,并發(fā)送出了ACK報文,就等2MSL后即可回到CLOSED可用狀態(tài)了。如果FIN_WAIT_1狀態(tài)下,收到了對方同時帶FIN標(biāo)志和ACK標(biāo)志的報文時,可以直接進(jìn)入到TIME_WAIT狀態(tài),而無須經(jīng)過FIN_WAIT_2狀態(tài)。
CLOSING:
?
這種狀態(tài)比較特殊,實際情況中應(yīng)該是很少見,屬于一種比較罕見的例外狀態(tài)。正常情況下,當(dāng)你發(fā)送FIN報文后,按理來說是應(yīng)該先收到(或同時收到)對方的ACK報文,再收到對方的FIN報文。但是CLOSING狀態(tài)表示你發(fā)送FIN報文后,并沒有收到對方的ACK報文,反而卻也收到了對方的FIN報文。什么情況下會出現(xiàn)此種情況呢?其實細(xì)想一下,也不難得出結(jié)論:那就是如果雙方幾乎在同時close一個SOCKET的話,那么就出現(xiàn)了雙方同時發(fā)送FIN報文的情況,也即會出現(xiàn)CLOSING狀態(tài),表示雙方都正在關(guān)閉SOCKET連接。
??????? CLOSE_WAIT:
?
這種狀態(tài)的含義其實是表示在等待關(guān)閉。怎么理解呢?當(dāng)對方close一個SOCKET后發(fā)送FIN報文給自己,你系統(tǒng)毫無疑問地會回應(yīng)一個ACK報文給對方,此時則進(jìn)入到CLOSE_WAIT狀態(tài)。接下來呢,實際上你真正需要考慮的事情是察看你是否還有數(shù)據(jù)發(fā)送給對方,如果沒有的話,那么你也就可以close這個SOCKET,發(fā)送FIN報文給對方,也即關(guān)閉連接。所以你在CLOSE_WAIT狀態(tài)下,需要完成的事情是等待你去關(guān)閉連接。
??????? LAST_ACK:
?
這個狀態(tài)還是比較容易好理解的,它是被動關(guān)閉一方在發(fā)送FIN報文后,最后等待對方的ACK報文。當(dāng)收到ACK報文后,也即可以進(jìn)入到CLOSED可用狀態(tài)了。
總結(jié):
?
??????? 1
.為什么建立連接協(xié)議是三次握手,而關(guān)閉連接卻是四次握手呢?
?
這是因為服務(wù)端的
LISTEN
狀態(tài)下的
SOCKET
當(dāng)收到
SYN
報文的建連請求后,它可以把
ACK
和
SYN
(
ACK
起應(yīng)答作用,而
SYN
起同步作用)放在一個報文里來發(fā)送。但關(guān)閉連接時,當(dāng)收到對方的
FIN
報文通知時,它僅僅表示對方?jīng)]有數(shù)據(jù)發(fā)送給你了;但未必你所有的數(shù)據(jù)都全部發(fā)送給對方了,所以你可以未必會馬上會關(guān)閉
SOCKET,
也即你可能還需要發(fā)送一些數(shù)據(jù)給對方之后,再發(fā)送
FIN
報文給對方來表示你同意現(xiàn)在可以關(guān)閉連接了,所以它這里的
ACK
報文和
FIN
報文多數(shù)情況下都是分開發(fā)送的.
?
2
.為什么
TIME_WAIT
狀態(tài)還需要等
2MSL
后才能返回到
CLOSED
狀態(tài)?
?
這是因為雖然雙方都同意關(guān)閉連接了,而且握手的
4
個報文也都協(xié)調(diào)和發(fā)送完畢,按理可以直接回到
CLOSED
狀態(tài)(就好比從
SYN_SEND
狀態(tài)到
ESTABLISH
狀態(tài)那樣);但是因為我們必須要假想網(wǎng)絡(luò)是不可靠的,你無法保證你最后發(fā)送的
ACK
報文會一定被對方收到,因此對方處于
LAST_ACK
狀態(tài)下的
SOCKET
可能會因為超時未收到
ACK
報文,而重發(fā)
FIN
報文,所以這個
TIME_WAIT
狀態(tài)的作用就是用來重發(fā)可能丟失的
ACK
報文。
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