Tcp/ip学习笔记1_Tcp连接建立、数据传输、连接关闭分析

TCP 是一个面向连接的协议,无论哪一方向另一方发送数据之前,都必须先在双方之间建立一条连接。本节将详细讨论一个TCP 连接是如何建立的以及通信结束后是如何终止的。

首先我们回忆下TCP包结构:

建立一个 TCP 连接

  TCP使用三次握手 ( three-way handshake ) 协议来建立连接,图 3-10 描述了三次握手的报文序列。这三次握手为:

  • 请求端(通常称为客户)发送一个 SYN 报文段( SYN 为 1 )指明客户打算连接的服务器的端口,以及初始顺序号( ISN )。

  • 服务器发回包含服务器的初始顺序号的 SYN 报文段( SYN 为 1 )作为应答。同时,将确认号设置为客户的 ISN 加 1 以对客户的 SYN 报文段进行确认( ACK 也为 1 )。

  • 客户必须将确认号设置为服务器的 ISN 加 1 以对服务器的 SYN 报文段进行确认( ACK 为 1 ),该报文通知目的主机双方已完成连接建立。

  • 注意:这里的确认号就是TCP包中的确认序号,ISN就是TCP包中的数据序号,数据序号和确认序号是TCP正确握手的保证,在TCP建立连接的三次握手过程中,这两个区域的数据值是变化的,具体的变化步骤如下:

  • 1)  第1步:客户端向服务器发送一个同步数据包请求建立连接,该数据包中,初始序列号(ISN)是客户端随机产生的一个值,确认号是0;

    2)  第2步:服务器收到这个同步请求数据包后,会对客户端进行一个同步确认。这个数据包中,序列号(ISN)是服务器随机产生的一个值,确认号是客户端的初始序列号+1;

    3)  第3步:客户端收到这个同步确认数据包后,再对服务器进行一个确认。该数据包中,序列号是上一个同步请求数据包中的确认号值,确认号是服务器的初始序列号+1。

    注意:因为一个SYN将占用一个序号,所以要加1。
    初始序列号(ISN)随时间而变化的,而且不同的操作系统也会有不同的实现方式,所以每个连接的初始序列号是不同的。TCP连接两端会在建立连接时,交互一些信息,如窗口大小、MSS等,以便为接着的数据传输做准备。

  发送第一个 SYN 的一端将执行主动打开( active open ),接收这个 SYN 并发回下一个 SYN 的另一端执行被动打开( passive open )。另外, TCP 的握手协议被精心设计为可以处理同时打开( simultaneous open ),对于同时打开它仅建立一条连接而不是两条连接。因此,连接可以由任一方或双方发起,一旦连接建立,数据就可以双向对等地流动,而没有所谓的主从关系。

  三次握手协议是连接两端正确同步的充要条件。因为 TCP 建立在不可靠的分组传输服务之上,报文可能丢失、延迟、重复和乱序,因此协议必须使用超时和重传机制。如果重传的连接请求和原先的连接请求在连接正在建立时到达,或者当一个连接已经建立、使用和结束之后,某个延迟的连接请求才到达,就会出现问题。采用三次握手协议(加上这样的规则:在连接建立之后 TCP 就不再理睬又一次的连接请求)就可以解决这些问题。

  三次握手协议可以完成两个重要功能:它确保连接双方做好传输准备,并使双方统一了初始顺序号。初始顺序号是在握手期间传输顺序号并获得确认:当一端为建立连接而发送它的 SYN 时,它为连接选择一个初始顺序号;每个报文段都包括了顺序号字段和确认号字段,这使得两台机器仅仅使用三个握手报文就能协商好各自的数据流的顺序号。一般来说, ISN 随时间而变化,因此每个连接都将具有不同的 ISN 。


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