TCP/IP详解 笔记十四

TCP/IP协议（二） 

连接的建立与终止

tcpdump -S输出TCP报文的格式

格式： 源>目的：标志 （标志就是tcp头部）。标识首字符意义如下:

例如:telnet 某服务的输出（包括连接建立和终止）

标识解释：S 1415531521:1415531521(0) win 4096 <mss 1024>

S(SYN)：代表建立一个连接

1415531521:1415531521(0) :本次传送的首字节序号是1415531521（这里是ISN），尾字节序号是1415531521,数据长度为0字节。

Win 4096 ：窗口大小为4096字节

<Mss 1024>：协商的最大报文长度为1024字节

注：如果tcpdump不加-s的话，则除了SYN会打印完整的序号，后续序号输出为相对ISN的偏移量。

连接建立过程

连接的终止过程

与程序状态相关

1. 客户端应用程序退出，导致其TCP发送FIN并携带FIN序号。
2. 服务端TCP收到FIN发送ACK，并向应用程序发送文件结束符EOF
3. 应用程序收到结束符后，关闭其连接，导致TCP发送FIN。
4. 客户端确认FIN。

注：

1. 连接建立和终止发起者总数主动打开或关闭，而对端被动打开或关闭。
2. 建立连接需三次握手，而终止却需要四次，这是由TCP的半关闭造成的。

超时机制

1.500ms的计算器

2.第一次超时为6s,第二次超时为24s

最大报文长度

1.MSS ：TCP传到对端最大数据长度（不包括TCP首部长度）

2.双方都通过期望的MSS值，如果一方不同意另一方的则MSS定为默认值536字节

3.MSS选项只能出现在SYN报文段中

4.TCP双方不在同一网络，则一般使用536作为报文最大长度。

5.报文长度应小于路径MTU，避免分段

半关闭状态

1.半关闭：TCP连接的一端在结束它的发送后，还能收到对端数据。

2.实现方法：关闭时使用shutdown ,且第二个参数值设为1，而不使用close.

3.序列图：

TCP协议的状态变迁图

注意：

1. 只有SYN_RCVD是从LISTEN状态进入时，从SYN_RCVD回到LISTEN状态才是有效的。
2. 两个进入ESTABLISHED对应于打开连接，两个离开ESTABLISHED对应于关闭连接。

连接打开和关闭的流程

2MSL等待时间

1．MSL最大报文段生存时间，而TIME_WAIT状态时2被MSL时长，又称为2MSL等待时间,这可以防止最后的ACK丢失。

2.MSL受IP报文生存时间限制。

3.处于2MSL的插口不可再被使用。

4.某些试图可以通过声明SO_REUSEADDR选项，可以使用处于2MSL的插口，但TCP的原则是不允许的。

5.处于2MSL状态的插口收到迟到的数据包会直接丢弃。因为，这些数据包会被新连接误解。

6.2MSL的时间一般在1~4分钟。

平静时间

RFC793指出，TCP重启后MSL秒内不能建立任何连接，避免重用（重启ISN回归初始值）重启前处于2MSL的端口，防止迟到的报文段被新连接误解。

FIN_WAIT_2状态

发FIN，并收到确认的状态。可能出现无限等待情况，对端收到FIN发确认（CLOSE_WAIT）但应用程序并不关闭（不发送FIN）。一些实现通过计时器避免该问题发生，但都不符合协议规范。

复位报文

 访问不到的端口报文

UDP在这种情况下发送ICMP差错报文，TCP使用复位报文。

Eg.

 异常终止一个连接

1.通过发送复位报文，异常终止一个连接。收到RST报文段的一方将终止连接，并通知应用层连接复位。

2．异常终止的好处：1.丢弃任何待发送数据立即发送复位报文段（FIN会等到所有排队数据发送完成），2.RST的接收方会区分另一端执行的是正常还是异常关闭。

3.可以通过设置sock选择SO_LINGER实现异常关闭。

检查半打开连接

1．半打开连接：一方已经关闭或异常终止（网络断线）而另一方还不知道。

2．只要不在半打开连接上传输数据，仍处于连接状态的一方不会检测到另一方已经出现异常。

3.当连接另一方重置后，对收到的报文段回复RST。

4.使用TCP的keepalive能使TCP的一端发现另一端已经取消。

同时打开

同时关闭

TCP的选项

其中无操作（kind=1）的选项用于填充，将其他选项填充到4字节边界。

服务器设计

呼入连接请求队列

1.正等待连接请求的一端，有个存放完成三次握手但未被应用程序接受的固定长度队列。TCP接受一个连接是将其放入这个队列，应用层接受该连接是从该队列将其移出。

2.应用层将指明该队列的最大长度（listen）,这个值通常称为积压值（backlog）,取值范围为0-5

3.当一个连接请求（SYN报文段）进来时，TCP根据当前队列存在的连接数和积压值，来确定是否接受该连接，solaris接受的最大连接数等于积压值，而传统BSD最大连接数等于，积压值*3/2+1。注意：积压值说明的是被TCP接受但未被应用层接受的最大连接数，这个积压值与系统所允许的最大连接数，或者并发服务器能并发处理的客户数，并无影响。

4.处于该队列的连接（完成3次握手但未被应用程序接受），对应的客户端认为建立连接完成，并开始传送数据，此时TCP服务端将数据放到缓存中。

5.如果队列没有空间，则不理会新到的SYN报文段（新建连接），也不发送任何报文段。