TCP协议：三次握手四次挥手

TCP协议

先说一下什么是初始序列号：

初始序列号它是有专业术语表示的，初始序列号的英文名称是Initial sequencenumbers(ISN)， 所以我们上面表示的seq = v，其实就表示的ISN。在发送SYN之前，通信双方会选择一个初始序列号。初始序列号是随机生成的，每一个TCP连接都会有一个不同的初始序列号。RFC 文档指出初始序列号是-一个32位的计数器，每4 us (微秒) + 1。因为每个TCP连接都是一个不同的实例，这么安排的目的就是为了防止出现序列号重叠的情况。当一个TCP连接建立的过程中，只有正确的TCP四元组和正确的序列号才会被对方接收。这也反应了TCP 报文段容易被伪造的脆弱性，因为只要我伪造了-一个相同的四元组和初始序列号就能够伪造TCP连接，从而打断TCP的正常连接，所以抵御这种攻击的一种方式就是使用初始序列号，另外-种方法就是加密序列号。

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TCP连接的建立和终止

在发送数据前，相互通信的双方（既发送方和接收方）需要建立一条连接，在发送数据后，通信双方需要断开连接，这就是TCP连接的建立和终止。

TCP建立连接-三次握手

1.服务端进程准备号接收来自外部的TCP连接，一般情况下是调用bind、listen、socket、三个函数完成。这种打开方式被认为是被动打开（passive open）。然后服务端进程处于LISTEN状态，等待客户端连接。

2.客户端通过connect发起主动打开（active open），向服务器发出连接请求，请求中首部筒不位SYN = 1，同时选择一个初始序号sequence,简写seq=x。SYN报文段不允许携带数据，只消耗一个序号。此时客户端进入SYN-SEND状态。

3.服务器收到客户端连接后，需要确认客户端的报文端，在确认报文段中，吧SYN和ACK位都置为1。确认号是ack=x+1，同时也为自己选择一个初始序号seq=y。这个报文段也不能携带数据，但同样要消耗掉一个序号，此时，TCP服务器进入SYN-TECEIVED（同步收到）状态。

4.客户端在收到服务器发出的响应后，还需要给出确认连接。确认连接中的ACK置为1，序号为seq=x+1，确认号为ack=y+1。TCP规定，这个报文段可以携带数据也可以不携带数据，如果不携带数据，那么下一个数据报文段的序号仍是seq=x+1。这时，客户端进入ESTABLISHED（已连接）状态。

5.服务器收到客户端的确认后，也进入ESTABLISHED状态。

这是一个典型的三次握手过程，通过上面3个报文段就能完成一个TCP连接的建立。三次握手的目的不仅仅在于让通信双方知晓正在建立一个连接，也在利用数据包中的选项字段来交换一些特殊信息，交换初始序列号。

一般首个发送SYN报文的乙方被认为是主动打开一个连接，而这一方通常也被称为客户端。而SYN的接收方通常被称为服务端，它用于接收这个SYN，并发送下面的SYN，因此这种打开方式是被动打开。

TCP断开连接-四次挥手

数据传输结束后，通信双方可以释放连接。数据传输结束后的客户端主机和服务端主机都处于ESTABLISHED状态，然后进入释放连接的过程。

1.客户端应用程序发出释放连接的报文段，并停止发送数据，主动关闭TCP连接。客户端主机发送释放连接的报文段，报文段中首部FIN位置为1，不包含数据，序列号位seq = u,此时客户端主机进入FIN-WAIT-1（终止等待1）阶段。

2.服务器主机接收到客户端发出的报文段后，既发出确认应答报文，确认应答报文中ACK=1，生成自己的序号位 seq = v,ack = u+1,然后服务器主机就进入CLOSE-WAIT（关闭等待）状态。

3.客户端主机收到服务端主机的确认应答后，即进入FIN-WAIT-2（终止等待2）的状态。等待客户端发出连接释放的报文段。

4.这时服务端主机会发出断开连接的报文段，报文段中ACK=1，序列号seq=v,akc = u+1，在发送完断开请求的报文后，服务端主机就进入了LAST-ACK(最后确认)的阶段。

5.客户端能收到服务器的断开连接请求后，客户端需要作出响应，客户端发出断开连接的报文段，在报文段中，ACK=1，序列号seq = u+1,因为客户端从连接开始到断开后就没再发送过数据，ack = v+1，然后进入到TIME-WAIT（时间等待）状态，请注意，这个时候TCP连接还没有释放。必须经过时间等待的设置，也就是2MSL（在linux中1msl是30秒）后，客户端才会进入CLOSED状态，时间MSL叫做最长报文段寿命（Maxiumum Segment Lifetime）。

6.服务端主要收到了客户端的断开连接确认后，就会进入CLOSED状态。因为服务端结束TCP连接时间要比客户端早，而整个连接断开过程需要发送四个报文段，因此释放连接的过程也被称为四次挥手。

TCP连接的任意一方都可以发起关闭操作，只不过通过长情况下发起关闭连接操作一般都是客户端。然而，一些服务器比如Web服务器在对请求作出响应后也会发起关闭连接的操作。TCP协议规定通过发送一个FIN报文来发起关闭操作。

TCP和半开启、半关闭以同时打开同时关闭我就不作为重点多做解释了。

给大家展示一下完整的三次握手四次挥手以及他们的状态转换图：