你知道“3次握手,4次挥手”吗?

当面试官问你什么是“3次握手,4次挥手”,你是不是要开启“诵经”模式了?
作为程序员,要有“刨根问底”的精神。近期在复习网络时,遇到了这个频繁被面试官q到的问题,今天特此总结一下底层原理:

文章整体目录如下:

一、什么是“3次握手,4次挥手”

TCP是一种面向连接的单播协议,在发送数据前,通信双方必须在彼此间建立一条连接。所谓的“连接”,其实是客户端和服务器的内存里保存的一份关于对方的信息,如ip地址、端口号等。

TCP可以看成是一种字节流,它会处理IP层或以下的层的丢包、重复以及错误问题。在连接的建立过程中,双方需要交换一些连接的参数。这些参数可以放在TCP头部。

TCP提供了一种可靠的、面向连接、字节流、传输层的服务,采用三次握手建立一个连接,采用4次挥手来关闭一个连接。

  • TCP服务模型

在了解了建立连接、关闭连接的“三次握手和四次挥手”后,我们再来看下TCP相关的东西。

一个TCP连接由一个4元组构成,分别是两个IP地址两个端口号

一个TCP连接通常分为个阶段:启动、数据传输、退出(关闭)

在讲解之前,先了解一下相关的概念:

  • 序号 :用于对字节流进行编号,例如序号为 301,表示第一个字节的编号为 301,如果携带的数据长度为 100字节,那么下一个报文段的序号应为 401。
  • 确认号 :期望收到的下一个报文段的序号。例如 B 正确收到 A 发送来的一个报文段,序号为 501,携带的数据长度为 200 字节,因此 B 期望下一个报文段的序号为 701,B 发送给 A 的确认报文段中确认号就为 701。
  • 数据偏移 :指的是数据部分距离报文段起始处的偏移量,实际上指的是首部的长度。
  • 确认 ACK :当 ACK=1 时确认号字段有效,否则无效。TCP 规定,在连接建立后所有传送的报文段都必须把ACK 置 1。
  • 同步 SYN 在连接建立时用来同步序号。当 SYN=1,ACK=0 时表示这是一个连接请求报文段。若对方同意建立连接,则响应报文中 SYN=1,ACK=1。
  • 终止 FIN :用来释放一个连接,当 FIN=1 时,表示此报文段的发送方的数据已发送完毕,并要求释放连接。
  • 窗口 :窗口值作为接收方让发送方设置其发送窗口的依据。之所以要有这个限制,是因为接收方的数据缓存空间是有限的。

当TCP接收到另一端的数据时,它会发送一个确认,但这个确认不会立即发送,一般会延迟一会儿。ACK是累积的,一个确认字节号N的ACK表示所有直到N的字节(不包括N)已经成功被接收了。这样的好处是如果一个ACK丢失,很可能后续的ACK就足以确认前面的报文段了。

一个完整的TCP连接是双向和对称的,数据可以在两个方向上平等地流动。给上层应用程序提供一种 双工服务 。一旦建立了一个连接,这个连接的一个方向上的每个TCP报文段都包含了相反方向上的报文段的一个ACK。

序列号的作用:是使得一个TCP接收端可丢弃重复的报文段,记录以杂乱次序到达的报文段。因为TCP使用IP来传输报文段,而IP不提供重复消除或者保证次序正确的功能。另一方面,TCP是一个字节流协议,绝不会以杂乱的次序给上层程序发送数据。因此TCP接收端会被迫先保持大序列号的数据不交给应用程序,直到缺失的小序列号的报文段被填满。

  • TCP头部

当新建一个连接时,从客户端发送到服务端的第一个报文段的SYN位被启用,这称为SYN报文段,这时序列号字段包含了在本次连接的这个方向上要使用的第一个序列号,即初始序列号ISN,之后发送的数据是ISN加1,因此SYN位字段会消耗一个序列号,这意味着使用重传进行可靠传输。而不消耗序列号的ACK则不是。

头部长度(图中的数据偏移)以32位字为单位,也就是以4bytes为单位,它只有4位,最大为15,因此头部最大长度为60字节,而其最小为5,也就是头部最小为20字节(可变选项为空)。

当一个连接被建立或被终止时,交换的报文段只包含TCP头部,而没有数据。

  • 状态转换

三次握手:

假设 A 为客户端,B 为服务器端。

握手过程如下:

  1. 首先 B 处于 LISTEN(监听)状态,等待客户的连接请求。
  2. A 向 B 发送连接请求报文,SYN=1,ACK=0,选择一个初始的序号 x。
  3. B 收到连接请求报文,如果同意建立连接,则向 A 发送连接确认报文,SYN=1,ACK=1,确认号为 x+1,同时也选择一个初始的序号 y。
  4. A 收到 B 的连接确认报文后,还要向 B 发出确认,确认号为 y+1,序号为 x+1。
  5. B 收到 A 的确认后,连接建立。

如果分三步来讲的话:

就是

  1. 客户端发送一个SYN段,并指明客户端的初始序列号,即ISN(c).
  2. 服务端发送自己的SYN段作为应答,同样指明自己的ISN(s)。为了确认客户端的SYN,将ISN(c)+1作为ACK数值。这样,每发送一个SYN,序列号就会加1. 如果有丢失的情况,则会重传。
  3. 为了确认服务器端的SYN,客户端将ISN(s)+1作为返回的ACK数值。

TCP之“3次握手,4次挥手”问题的更多相关文章

  1. 在深谈TCP/IP三步握手&四步挥手原理及衍生问题—长文解剖IP

    如果对网络工程基础不牢,建议通读<细说OSI七层协议模型及OSI参考模型中的数据封装过程?> 下面就是TCP/IP(Transmission Control Protoco/Interne ...

  2. [na]TCP的三次握手四次挥手/SYN泛洪

    1.TCP报文格式 上图中有几个字段需要重点介绍下: (1)序号:Seq序号,占32位,用来标识从TCP源端向目的端发送的字节流,发起方发送数据时对此进行标记. (2)确认序号:Ack序号,占32位, ...

  3. TCP/IP三次握手四次挥手

    本文通过图来梳理TCP-IP协议相关知识.TCP通信过程包括三个步骤:建立TCP连接通道,传输数据,断开TCP连接通道.如图所示,给出了TCP通信过程的示意图. TCP 三次握手四次挥手 主要包括三部 ...

  4. TCP协议—三次握手四次挥手的原理<转>

    三次握手四次挥手的原理   TCP是面向连接的,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.在TCP/IP协议中,TCP 协议提供可靠的连接服务,连接是通过三次握手进行初始化的.三 ...

  5. 软件开发架构介绍||OSI七层协议之物理层、数据链路层、网络层、传输层(mac地址、ip协议、断开协议、tcp协议之三次握手四次挥手)

    一.网络编程 软件开发架构 C/S架构 C:客户端 想体验服务的时候才会去找服务端体验服务 S:服务端   24小时不间断的提供服务,即时监听,随时待命 B/S架构 B:浏览器    想体验服务的时候 ...

  6. 通俗了解TCP/IP三次握手四次挥手

    前言: tcp/ip通信机制是计算机中很重要的一个知识点,不是一句两句就能解释清楚的,需要反复推敲其中的玄妙. 通俗理解: 但是为什么一定要进行三次握手来保证连接是双工的呢,一次不行么?两次不行么?我 ...

  7. TCP概述\三次握手四次挥手\报文首部,常用熟知端口号

    06.26自我总结 1.TCP概述 TCP把连接作为最基本的对象,每一条TCP连接都有两个端点,这种端点我们叫作套接字(socket),它的定义为端口号拼接到IP地址即构成了套接字,例如,若IP地址为 ...

  8. TCP的三次握手四次挥手理解及面试题

    一.TCP概述 每一条TCP连接都有两个端点,这种端点我们叫作套接字(socket),它的定义为端口号拼接到IP地址即构成了套接字, 例如,若IP地址为192.0.0.1 而端口号为8000,那么得到 ...

  9. 救救孩子吧,到现在还搞不懂TCP的三次握手四次挥手

    本文在个人技术博客同步发布,详情可用力戳 亦可扫描屏幕右侧二维码关注个人公众号,公众号内有个人联系方式,等你来撩...   前几天发了一个朋友圈,发现暗恋已久的女生给我点了个赞,于是我当晚辗转反侧.彻 ...

  10. 详解 TCP的三次握手四次挥手

    本文转载来自https://blog.csdn.net/qzcsu/article/details/72861891 背景描述 通过上一篇中网络模型中的IP层的介绍,我们知道网络层,可以实现两个主机之 ...

随机推荐

  1. C++:标准I/O流

    标准I/O对象:cin,cout,cerr,clog cout; //全局流对象 输出数据到显示器 cin; //cerr没有缓冲区 clog有缓冲区 cerr; //标准错误 输出数据到显示器 cl ...

  2. postman接口测试之复制多个接口或collections到某个子文件夹或collections下

    一.痛点 1.postman只支持复制一个请求,或者一个子文件夹,但是不支持复制多个请求,或者整个collections到某个子文件夹或者某个collections下. 2.网上查了好一会儿,没有一个 ...

  3. CentOS安装mysql、JDK、Tomcat部署环境

    1.1. 安装mysql-5.6 1.1.1. 检测系统内部有没有安装其他的mysql数据库 $ rpm -qa | grep mysql 1.1.2. 如果内部有需要先删除Mysql $ yum r ...

  4. LOJ104 普通平衡树

    题目描述 这是一道模板题. 您需要写一种数据结构(可参考题目标题),来维护一些数,其中需要提供以下操作: 插入  x 数: 删除  x 数(若有多个相同的数,因只删除一个): 查询  x 数的排名(若 ...

  5. Codeforces 1220D 思维 数学 二分图基础

    原题链接 题意 我们有一个含多个正整数的集合B,然后我们将所有的整数,也就是Z集合内所有元素,都当做顶点 两个整数 \(i , j\) 能建立无向边,当且仅当 \(|i - j|\) 这个数属于B集合 ...

  6. 最简单直接地理解Java软件设计原则之开闭原则

    写在前面 本文属于Java软件设计原则系列文章的其中一篇,后续会继续分享其他的原则.想以最简单的方式,最直观的demo去彻底理解设计原则.文章属于个人整理.也欢迎大家提出不同的想法. 首先是一些理论性 ...

  7. SparkStreaming与Kafka,SparkStreaming接收Kafka数据的两种方式

    SparkStreaming接收Kafka数据的两种方式 SparkStreaming接收数据原理 一.SparkStreaming + Kafka Receiver模式 二.SparkStreami ...

  8. Java实现发送HTTP的POST请求,返回数据以及请求状态

    /** * @param url:请求url * @param content: 请求体(参数) * @return errorStr:错误信息;status:状态码,response:返回数据 */ ...

  9. eclipse中Tomcat修改项目名称

    1.打开你的项目目录,找到一个.project文件,打开后修改<name> test</name>中的值,将test修改成你要修改的名字: 2.在项目目录下,打开.settin ...

  10. HttpURLConnection下载文件流

    package com.loan.modules; import sun.net.www.protocol.file.Handler; import java.io.*; import java.ne ...