网络编程——TCP协议的三次握手和四次挥手

时间:2021-04-30 16:01:09

三次握手原理解析

TCP握手协议在TCP/IP协议中,TCP协议提供可靠的连接服务,采用三次握手建立一个连接。

第一次握手:建立连接时,客户端发送syn包(syn=j)到服务器,并进入SYN_SEND状态,等待服务器确认;

第二次握手:服务器收到syn包,必须确认客户的SYN(ack=j+1),同时自己也发送一个SYN包(syn=k),即SYN+ACK包,此时服务器进入SYN_RECV状态;

第三次握手:客户端收到服务器的SYN+ACK包,向服务器发送确认包ACK(ack=k+1),此包发送完毕,客户端和服务器进入ESTABLISHED状态,完成三次握手。

完成三次握手,客户端与服务器开始传送数据,在上述过程中,还有一些重要的概念:未连接队列:在三次握手协议中,服务器维护一个未连接队列,该队列为每个客户端的SYN包(syn=j)开设一个条目,该条目表明服务器已收到SYN包,并向客户发出确认,正在等待客户的确认包。这些条目所标识的连接在服务器处于Syn_RECV状态,当服务器收到客户的确认包时,删除该条目,服务器进入ESTABLISHED状态。Backlog参数:表示未连接队列的最大容纳数目。

SYN-ACK :重传次数。 服务器发送完SYN-ACK包,如果未收到客户确认包,服务器进行首次重传,等待一段时间仍未收到客户确认包,进行第二次重传,如果重传次数超过系统规定的最大重传次数,系统将该连接信息从半连接队列中删除。注意,每次重传等待的时间不一定相同。

     半连接存活时间:是指半连接队列的条目存活的最长时间,也即服务从收到SYN包到确认这个报文无效的最长时间,该时间值是所有重传请求包的最长等待时间总和。有时我们也称半连接存活时间为Timeout时间、SYN_RECV存活时间。
 

在TCP/IP协议中,TCP协议提供可靠的连接服务,采用三次握手建立一个连接。如图1所示。

第一次握手:建立连接时,客户端发送syn包(syn=j)到服务器,并进入SYN_SEND状态,等待服务器确认;

第二次握手:服务器收到syn包,必须确认客户的SYN(ack=j+1),同时自己也发送一个SYN包(syn=k),即SYN+ACK包,此时服务器进入SYN_RECV状态; 第三次握手:客户端收到服务器的SYN+ACK包,向服务器发送确认包ACK(ack=k+1),此包发送完毕,客户端和服务器进入ESTABLISHED状态,完成三次握手。 完成三次握手,客户端与服务器就开始传送数据。

网络编程——TCP协议的三次握手和四次挥手

图1  三次握手

四次挥手原理分析

需要断开连接的时候,TCP也需要互相确认才可以断开连接,采用四次挥手断开一个连接,如图2所示。

在第一次交互中,首先发送一个FIN=1的请求,要求断开连接,目标主机在得到请求后发送ACK=1进行确认;在确认信息发出后,就发送了一个FIN=1的包,与源主机断开;随后源主机返回一条ACK=1的信息,这样一次完整的TCP会话就结束了。

网络编程——TCP协议的三次握手和四次挥手

                                                                           图2 四次挥手

【注意】中断连接端可以是Client端,也可以是Server端。

假设Client端发起中断连接请求,也就是发送FIN报文。
1、Server端接到FIN报文后,意思是说"我Client端没有数据要发给你了",但是如果你还有数据没有发送完成,则不必急着关闭Socket,可以继续发送数据。所以服务器端先发送ACK,"告诉Client端,你的请求我收到了,但是我还没准备好,请继续你等我的消息"。这个时候Client端就进入FIN_WAIT状态,继续等待Server端的FIN报文。
2、当Server端确定数据已发送完成,则向Client端发送FIN报文,"告诉Client端,好了,我这边数据发完了,准备好关闭连接了"。
3、Client端收到FIN报文后,"就知道可以关闭连接了,但是他还是不相信网络,怕Server端不知道要关闭,所以发送ACK后进入TIME_WAIT状态,如果Server端没有收到ACK则可以重传。“,Server端收到ACK后,"就知道可以断开连接了"。Client端等待了2MSL后依然没有收到回复,则证明Server端已正常关闭,那好,我Client端也可以关闭连接了。Ok,TCP连接就这样关闭了!
 

总结:

传输层是整个协议层的核心,而TCP是面向连接的传输协议,用于在不可靠的因特网上提供可靠的,端到端的字节流通信的协议。所以说。TCP在传输层有着很重要的地位。

而我认为TCP传输过程中建立连接是最重要的,TCP与UDP的区别也体现在这里,TCP需要在数据传输前建立连接。在一定程度上保障了数据传输的可靠性。