TCP——三次握手和四次挥手

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    • 三次握手
    • 四次挥手

三次握手

TCP协议目的是为了保证数据能够在两端准确连续的流动,可以想象两个建立起TCP通道的设备如同接起了一根水管,数据就是水管种的水由一头流向了另一头。然而TCP为了能让一个设备连接多个水管,也就是让一个设备同时与多个设备交互信息,它必须保证不同水管之间不能产生串联或相互影响。

为了确保数据能够正确分发,TCP用一种叫TCB(传输控制块)的数据结构把发给不同设备的数据封装起来,我们可以把该结构看作是信封。一个TCB数据块包含了数据发送双方对应的socket信息以及拥有装载数据的缓冲区。

在两个设备要建立连接发送数据之前,双方都必须做一些准备–分配内存建立起TCB数据块

TCP——三次握手和四次挥手_第1张图片

  1. 准备工作
    最开始的客户端和服务器都处于CLOSE状态。主动打开连接的是客户端,被动打开的是服务器
    TCP服务器进程先创建传输控制块TCB,时刻准备接收客户端进程的请求,此时服务器就进入LISTEN状态

  2. 一次握手
    TCP客户端也是先创建了传输控制块TCB,然后向服务器发出连接请求报文,SYN,报文首部种的同部位(SYN=1),同时选择一个序列号seq=x
    此时,TCP进入SYN-SENT(同步已发送状态)。TCP规定,SYN报文段不能携带数据,但需要消耗一个序号
    如果是发送,则需要发送一个标志位SYN=1,同时选择一个初始序列号seq=x(随机,客户端或服务器每发送一次+1)

  3. 二次握手
    TCP服务器收到请求报文后,如果同意连接,则发出确认报文。
    收到报文,则需要发送一个确认标志位ACK=1,并且确认序列号ack=x+1,然后发出报文,需要一个发送标志位SYN=1,同时选择一个初始序列号seq=y(随机)

  4. TCP客户端收到确认后,还要向服务器给出确认。
    收到报文,发送一个确认标志位ACK=1,确认序列号ack=y+1,seq=x+1 。
    为什么TCP客户端还要最后再发一次确认呢

主要防止已经失效的连接请求报文又突然传送到了服务器,从而产生错误

TCP——三次握手和四次挥手_第2张图片

四次挥手

数据传输完毕后,双方都可释放连接。最开始的时候,客户端和服务器都是处于established状态。然后客户端主动关闭,服务器被动关闭。

TCP——三次握手和四次挥手_第3张图片

  1. TCP客户端收到一个FIN(关闭连接),用来关闭客户端到服务器的数据传送

  2. 服务器收到这个FIN,它发回一个ACK
    客户端发送完所有的数据,请求关闭连接,向服务器申请关闭,但与此同时,服务器未必就把所有的数据全部向客户端发送完毕,所以在第二步和第三步之间,服务器可以继续数据传输

  3. 服务器关闭客户端的连接,发送一个FIN给客户端

  4. 客户端发回ACK报文确认,并将确认序号设置为收到序号+1

为什么客户端最后还要等待2MSL

去向ACK消息最大存活时间(MSL)+ 来向FIN消息的最大存活时间(MSL)

第一,保证客户端发送的最后一个ACK报文能够到达服务器

第二,释放的端口可能重连刚断开的服务器端口,这样依然存活在网络里的老的TCP报文可能与新的TCP连接报文冲突

如果已经建立连接了,但是客户端突然出现故障了怎么办

TCP还设有一个保活计时器。客户端出现故障,服务器不能一直等下去

TCP协议是如何保证可靠传输的

  • 数据包校验:目的是检测数据在传输过程中的任何变化,若校验出包有错,则丢弃报文段并且不给出响应,这时 TCP 发送数据端超时后会重发数据;
  • 对失序数据包重排序:既然 TCP 报文段作为 IP 数据报来传输,而 IP 数据报的到达可能会失序,因此 TCP 报文段的到达也可能会失序。TCP 将对失序数据进行重新排序,然后才交给应用层;
  • 丢弃重复数据:对于重复数据,能够丢弃重复数据;
  • 应答机制:当 TCP 收到发自 TCP 连接另一端的数据,它将发送一个确认。这个确认不是立即发送,通常将推迟几分之一秒;
  • 超时重发:当 TCP 发出一个段后,它启动一个定时器,等待目的端确认收到这个报文段。如果不能及时收到一个确认,将重发这个报文段;
  • 流量控制:TCP 连接的每一方都有固定大小的缓冲空间。TCP 的接收端只允许另一端发送接收端缓冲区所能接纳的数据,这可以防止较快主机致使较慢主机的缓冲区溢出,这就是流量控制。TCP 使用的流量控制协议是可变大小的滑动窗口协议。

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