tcp的三次握手和四次挥手

女生的网名这么多〃 提交于 2019-11-27 21:39:23

TCP协议:

   传输控制协议(TCP,Transmission Control Protocol)是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议,由IETF的RFC 793 [1]  定义。他是为了在不可靠的互联网络上提供可靠的端到端字节流而专门设计的一个传输协议。

首先我们来看下他的报头:

我们来分析分析每部分的含义和作用

  • 源端口号/目的端口号: 表示数据从哪个进程来, 到哪个进程去.
  • 32位序号:
  • 4位首部长度: 表示该tcp报头有多少个4字节(32个bit)
  • 6位保留: 顾名思义, 先保留着, 以防万一
  • 6位标志位:

                URG: 标识紧急指针是否有效
               ACK: 标识确认序号是否有效
               PSH: 用来提示接收端应用程序立刻将数据从tcp缓冲区读走
               RST: 要求重新建立连接. 我们把含有RST标识的报文称为复位报文段
              SYN: 请求建立连接. 我们把含有SYN标识的报文称为同步报文段
               FIN: 通知对端, 本端即将关闭. 我们把含有FIN标识的报文称为结束报文段

  • 16位窗口大小:

  • 16位检验和: 由发送端填充, 检验形式有CRC校验等. 如果接收端校验不通过, 则认为数据有问题. 此处的校验和不光包含TCP首部, 也包含TCP数据部分.
  • 16位紧急指针: 用来标识哪部分数据是紧急数据.
  • 选项和数据暂时忽略

连接管理机制:

    正常情况下,tcp需要经过三次握手才能建立连接,四次挥手才能断开连接。

三次握手:

所谓的三次握手就是建立一个TCP连接,建立连接的过程如下:

 

第一次: 
客户端 - - > 服务器:Client将标志位SYN置为1,随机产生一个seq=j,并将该数据包发送给server,Client将进入SYN_SENT状态,等待server的确认。

第二次:

服务器 ---> 客户端:Server收到数据包后由标志位SYN=1知道Client要建立连接,Server将标志为SYN和ACK(确认)都置为1,ack=J+1,随机产生一个值seq=K,并将该数据包发送给Client以确认连接请求,Server进入SYN_RCVD状态。

第三次:

客户端 ---> 服务端: Client收到确认后,检查ack是否为J+1,ACK是否为1,如果正确则将标志位ACK置为1,ack=K+1,并将该数据包发送给Server,Server检查ack是否为K+1,ACK是否为1,如果正确则连接建立成功,Client和Server进入ESTABLISHED状态,完成三次握手,随后Client与Server之间可以开始传输数据了。

SYN攻击:
                在三次握手过程中,Server发送SYN-ACK之后,收到Client的ACK之前的TCP连接称为半连接(half-open connect),此时Server处于SYN_RCVD状态,当收到ACK后,Server转入ESTABLISHED状态。SYN攻击就是Client在短时间内伪造大量不存在的IP地址,并向Server不断地发送SYN包,Server回复确认包,并等待Client的确认,由于源地址是不存在的,因此,Server需要不断重发直至超时,这些伪造的SYN包将产时间占用未连接队列,导致正常的SYN请求因为队列满而被丢弃,从而引起网络堵塞甚至系统瘫痪。SYN攻击时一种典型的DDOS攻击,检测SYN攻击的方式非常简单,即当Server上有大量半连接状态且源IP地址是随机的,则可以断定遭到SYN攻击了,使用如下命令可以让之现行:
                #netstat -nap | grep SYN_RECV

四次挥手:

所谓四次挥手(Four-Way Wavehand)即终止TCP连接,就是指断开一个TCP连接时,需要客户端和服务端总共发送4个包以确认连接的断开。在socket编程中,这一过程由客户端或服务端任一方执行close来触发,整个流程如下图所示:

 

 

  由于TCP连接时全双工的,因此,每个方向都必须要单独进行关闭,这一原则是当一方完成数据发送任务后,发送一个FIN来终止这一方向的连接,收到一个FIN只是意味着这一方向上没有数据流动了,即不会再收到数据了,但是在这个TCP连接上仍然能够发送数据,直到这一方向也发送了FIN。首先进行关闭的一方将执行主动关闭,而另一方则执行被动关闭,上图描述的即是如此。

 (1)第一次挥手:Client发送一个FIN,用来关闭Client到Server的数据传送,Client进入FIN_WAIT_1状态。
        (2)第二次挥手:Server收到FIN后,发送一个ACK给Client,确认序号为收到序号+1(与SYN相同,一个FIN占用一个序号),Server进入CLOSE_WAIT状态。
        (3)第三次挥手:Server发送一个FIN,用来关闭Server到Client的数据传送,Server进入LAST_ACK状态。
        (4)第四次挥手:Client收到FIN后,Client进入TIME_WAIT状态,接着发送一个ACK给Server,确认序号为收到序号+1,Server进入CLOSED状态,完成四次挥手。
        上面是一方主动关闭,另一方被动关闭的情况,实际中还会出现同时发起主动关闭的情况,具体流程如下图:

 (2)为什么建立连接是三次握手,而关闭连接却是四次挥手呢?
       
这是因为服务端在LISTEN状态下,收到建立连接请求的SYN报文后,把ACK和SYN放在一个报文里发送给客户端。而关闭连接时,当收到对方的FIN报文时,仅仅表示对方不再发送数据了但是还能接收数据,己方也未必全部数据都发送给对方了,所以己方可以立即close,也可以发送一些数据给对方后,再发送FIN报文给对方来表示同意现在关闭连接,因此,己方ACK和FIN一般都会分开发送。

我们常用的http就是基于TCP作为传输协议的,http本身无链接

 

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