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三次握手和四次挥手你真的懂吗

2018-03-14 15:37 编辑: chriseleee 分类:程序人生 来源: chriseleee

本文来自 chriseleee 的投稿

阳光、青草、一本书。

醉生、梦死、一壶酒。

iOS开发行业的你,是否一帆风顺?职场中是否也有迷茫?生活中是不是也习惯了一个人默默的承受?如果是的,刚好这里有阳光、青草、一本书。(容许矫情一波,毕竟这是我写的)

TCP协议的三次握手和四次挥手你真的懂吗?

一、先来一波名次解析:

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) 

establish  建立,创建

二、TCP究竟是何方神圣?

TCP(Transmission Control Protocol) 传输控制协议。是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。

三、三次握手

所谓三次握手(Three-Way Handshake)即建立TCP连接,是指建立一个TCP连接时,需要客户端和服务端总共发送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,整个流程如下图所示:

1.png

三次握手

是不是一脸懵,可以回头看看前面的名称解析。

(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_SENT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 (number )=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)第三次握手: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,完成三次握手,随后Client与Server之间可以开始传输数据了。

四、四次挥手

所谓四次挥手(Four-Way Wavehand)即终止TCP连接,就是指断开一个TCP连接时,需要客户端和服务端总共发送4个包以确认连接的断开。在socket编程中,这一过程由客户端或服务端任一方执行close来触发,整个流程如下图所示:

2.png

四次挥手

由于TCP连接是全双工的,因此,每个方向都必须要单独进行关闭,这一原则是当一方完成数据发送任务后,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,上图描述的即是如此。

(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(与SYN相同,一个FIN占用一个序号),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。

上面是一方主动关闭,另一方被动关闭的情况,实际中还会出现同时发起主动关闭的情况,具体流程如下图:

3.png

同时关闭

五、深入了解TCP

TCP报文格式图:

4.png

报文

上图中有几个字段需要重点介绍下:

(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,发起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,确认序号字段才有效,Ack=Seq+1。

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

(A)URG:紧急指针(urgent pointer)有效。

(B)ACK:确认序号有效。

(C)PSH:接收方应该尽快将这个报文交给应用层。

(D)RST:重置连接。

(E)SYN:发起一个新连接。

(F)FIN:释放一个连接。

 需要注意的是:

(A)不要将确认序号Ack与标志位中的ACK搞混了。

(B)确认方Ack=发起方Req+1,两端配对。 

六、附注

关于三次握手与四次挥手通常都会有典型的面试题,在此提出供有需求的XDJM们参考:

(1)三次握手是什么或者流程?四次握手呢?答案前面分析就是。

(2)为什么建立连接是三次握手,而关闭连接却是四次挥手呢?

这是因为服务端在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,再发送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。

写在最后:

如果你也跟我一样工作中偶有迷茫,何不静下心来认真学点技能。这也是我三年来第一次真正弄懂TCP协议的三次握手和四次挥手。当然如果您发现有可以优化的地方,请您慷慨的提出来。最后祝您工作愉快!

阳光、青草、一本书。

醉生、梦死、一壶酒。

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