TCP的连接建立和释放

秒速五厘米 2023-06-30 02:57 11阅读 0赞

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5.5 TCP报文段的首部格式

**序号**  
占4字节，共2^32(即4294967296)个序号，序号增加到2^32-1后，下一个序号回到0。首部中的序号字段值指的是本报文段所发送的数据的第一个子节的序号。  
**确认号**  
占4字节，是期望收到对方下一个报文段的第一个数据字节的序号。例如，B正确收到了A发送过来的一个报文段，其序号字段为501，数据长度200字节（序号501~700），则B期望收到A的下一个数据序号是701，于是B在发送给A的确认报文段中把确认号置为701。  
注意：若确认号=N，则表明：到序号N-1为止的所有数据都已正确收到。  
**确认ACK**  
仅当ACK=1时确认号字段才有效。TCP规定，在连接建立后所有传送的报文段都必须把ACK置1。  
**同步SYN**  
在连接建立时用来同步序号。当SYN=1而ACK=0时，表明这是一个连接请求报文段。对方若同意建立连接，则应在响应的报文段中使SYN=1和ACK=1。所以，SYN=1表示这是一个连接请求或连接接受报文。  
**终止FIN**  
当FIN=1,表示此报文段的发送方的数据已发送完毕，并要求释放运输连接。  
**窗口**  
占2字节，指发送本报文段的一方的接收窗口（而不是自己的发送窗口）。例如确认号是701，窗口字段是1000，表示发送此报文段的一方还有1000个字节数据（序号701-1700）的接收缓存空间。  
注意：窗口字段明确指出了现在允许对方发送的数据量，它是动态变化的。

5.9 TCP的运输连接管理

运输连接的三个阶段：连接建立、数据传送和连接释放。

### TCP的连接建立 / 三次握手(three-way handshake) ###

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假定主机A运行的是TCP客户程序,而B运行TCP服务器程序。

最初两端的TCP进程都处于 CLOSED(关闭)状态。

B的TCP服务器进程先创建传输控制块TCB，准备接受客户进程的连接请求。然后服务器进程就处于 LISTEN(收听)状态，等待客户的连接请求。如有，即作出响应。

A的TCP客户进程也是首先创建传输控制模块TCB，然后向B发出连接请求报文段,这时首部中的同步位SYN=1，同时选择一个初始序号seq=x。**TCP规定，SYN报文段(即SYN=1的报文段)不能携带数据，但要消耗掉一个序号。**这时，TCP客户进程进入SYN-SENT(同步已发送)状态。

B收到连接请求报文段后，如同意建立连接，则向A发送确认。在确认报文段中应把SYN位和ACK位都置1，确认号是ack=x+1，同时也为自己选择一个初始序号seq=y。请注意，这个报文段也不能携带数据,但同样要消耗掉一个序号。这时TCP服务器进程进入 SYN-RCVD(同步收到)状态。

TCP客户进程收到B的确认后，还要向B给出确认。确认报文段的ACK置1，确认号ack=y+1，而自己的序号seq=x+1。**TCP的标准规定,ACK报文段可以携带数据。但如果不携带数据则不消耗序号，在这种情况下，下一个数据报文段的序号仍是seq=x+1。**这时，TCP连接已经建立，A进入 ESTABLISHED(已建立连接)状态。

当B收到A的确认后,也进入 ESTABLISHED状态。

### TCP的连接释放 / 四次握手 ###

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数据传输结束后，通信的双方都可释放连接。现在A和B都处于 ESTABLISHED状态。

A的应用进程先向其TCP发出连接释放报文段，并停止再发送数据，主动关闭TCP连接。A把连接释放报文段首部的终止控制位FIN置1，其序号seq=u，它等于前面已传送过的数据的最后一个字节的序号加1。这时A进入 FIN-WAIT1(终止等待1)状态,等待B的确认。请注意，**TCP规定，FIN报文段即使不携带数据，它也消耗掉一个序号。**

B收到连接释放报文段后即发出确认，确认号是ack=u+1，而这个报文段自己的序号是v，等于B前面已传送过的数据的最后一个字节的序号加1。然后B就进入 CLOSE WAIT(关闭等待)状态。TCP服务器进程这时应通知高层应用进程，因而从A到B这个方向的连接就释放了，这时的**TCP连接处于半关闭 (half-close)状态**，即A已经没有数据要发送了，但B若发送数据，A仍要接收。即从B到A这个方向的连接并未关闭，这个状态可能会持续一些时间。

A收到来自B的确认后，就进入 FIN-WAIT2(终止等待2)状态，等待B发出的连接释放报文段。  
若B已经没有要向A发送的数据，其应用进程就通知TCP释放连接。这时B发出的连接释放报文段必须使FIN=1。现假定B的序号为w(在半关闭状态B可能又发送了一些数据）。B还必须重复上次已发送过的确认号ack=u+1，这时B就进入 LAST-ACK(最后确认)状态，等待A的确认。

A在收到B的连接释放报文段后，必须对此发出确认。在确认报文段中把ACK置1,确认号ack=w+1,而自己的序号是seq=u+1(**根据TCP标准,前面发送过的FIN报文段要消耗一个序号**)。然后进入到 TIME-WAIT(时间等待)状态。现在TCP连接还没有释放掉，必须经过时间等待计时器( TIME-WAIT timer)设置的时间2MsL后，A才进入到 CLOSED状态。时间MSL叫做最长报文段寿命 （Maximum Segment Lifetime)。

可以用Wireshark查看具体的三次握手和四次握手，下图中1代表Client->Server; 2代表Server->Client，连接释放只有“三次握手”，原因应该是没有待传输数据。推荐阅读：wireshark使用抓包详细图文教程 -> 实例分析TCP三次握手过程 https://blog.csdn.net/ch853199769/article/details/78753963

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参考资料：《计算机网络（第6版）》 谢希仁 编著 5.5 TCP报文段的首部格式，5.9 TCP的运输连接管理

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