TCP原理总结——浅谈三次握手和四次挥手

我不是女神ヾ 2022-05-24 23:11 105阅读 0赞

## TCP原理 ##

### TCP套接字中的I/O缓冲 ###

write函数调用后并非立即传输数据，read函数调用后也并非马上接收数据。

write函数调用瞬间，数据将移至输出缓冲；

read函数调用瞬间，从输入缓冲读取数据。

![70][]

缓冲特性：

![70 1][]

补充\*：

位码即tcp标志位,有6种表示:

SYN(synchronous建立连接)

ACK(acknowledgement 表示响应、确认)

PSH(push表示有DATA数据传输)

FIN(finish关闭连接)

RST(reset表示连接重置)

URG(urgent紧急指针字段值有效)

###     ###

### TCP内部工作原理1：与对方套接字的连接 ###

TCP在实际通信过程中会经过三次对话过程。该过程成为三次握手。

接下来给出连接过程中实际交换的信息格式：

![70 2][]

套接字是以全双工方式工作的。可以双向传递数据。

收发数据前需要做一些准备。

#### 三次握手Three-way Handshake ####

一个虚拟连接的建立是通过三次握手来实现的

1. (B) –> \[SYN\] –> (A)

假如服务器A和客户机B通讯. 当A要和B通信时，B首先向A发一个SYN (Synchronize) 标记的包，告诉A请求建立连接.

注意: 一个 SYN包就是仅SYN标记设为1的TCP包(参见TCP包头Resources). 认识到这点很重要，只有当A收到B发来的SYN包，才可建立连接，除此之外别无他法。因此，如果你的防火墙丢弃所有的发往外网接口的SYN包，那么你将不能让外部任何主机主动建立连接。

2. (B) <– \[SYN/ACK\] <–(A)

接着，A收到后会发一个对SYN包的确认包(SYN/ACK)回去，表示对第一个SYN包的确认，并继续握手操作.

注意: SYN/ACK包是仅SYN 和 ACK 标记为1的包.

3. (B) –> \[ACK\] –> (A)

B收到SYN/ACK 包,B发一个确认包(ACK)，通知A连接已建立。至此，三次握手完成，一个TCP连接完成

Note: ACK包就是仅ACK 标记设为1的TCP包.

需要注意的是当三此握手完成、连接建立以后，TCP连接的每个包都会设置ACK位

握手阶段：  
序号 方向 seq ack  
1　 　 A->B 10000 0  
2 B->A 20000 10000+1=10001  
3 A->B 10001 20000+1=20001  
解释：  
1：A向B发起连接请求，以一个随机数初始化A的seq,这里假设为10000，此时ACK＝0

2：B收到A的连接请求后，也以一个随机数初始化B的seq，这里假设为20000，意思是：你的请求我已收到，我这方的数据流就从这个数开始。B的ACK是A的seq加1，即10000＋1＝10001

3：A收到B的回复后，它的seq是它的上个请求的seq加1，即10000＋1＝10001，意思也是：你的回复我收到了，我这方的数据流就从这个数开始。A此时的ACK是B的seq加1，即20000+1=20001

### TCP的内部工作原理2：与对方主机的数据交换 ###

通过三次握手过程完成了连接。下面正式开始收发数据。

![70 3][]

\-首先，主机A通过1个数据包发送100个字节的数据，数据包的SEQ为1200。

\-主机B确认这一点，向主机A发送ACK1301消息 （ACK号 -> SEQ号 + 传递的字节数 + 1）最后加1为了告知对方下次要传 递的SEQ号。

\-.......

与三次握手协议相同，最后加1是为了告知对方下次要传递的SEQ号。下面分析传输过程中数据包消失的情况：

![70 4][]

SEQ1301包向主机B传递100字节数据，但中间发生了错误，主机B未收到。经过一段时间后，主机A仍为收到对于SEQ1301的ACK确认。因此试着重传该数据包。

为了完成数据包重传，TCP套接字启动计时器以等待ACK应答。若计时器超时则重传。

### TCP的内部工作原理3：断开与套接字的连接 ###

#### 四次挥手Four-way handshaking  ####

![70 5][]

先由A向套接字B传递断开连接的消息（FIN），套接字B发出确认收到的消息（ACK），然后向套接字A传递可以断开连接的消息（FIN），套接字A同样发出确认消息（ACK）。

数据包中的FIN表示断开连接。双方各发送一次FIN消息后断开连接。

这个过程称为四次挥手。

全过程配图：

![70 6][]

[70]: /images/20220525/46e813b5385f4923acf4e296a6ec7ef5.png
[70 1]: /images/20220525/653a4b06abe5427b9ebf3f4da5bb4145.png
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[70 4]: /images/20220525/08950a27c19440fba3e97670f8483e00.png
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