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间的通信。但是这并不具体,因为,真正进行通信的实体是在主机中的进程,是一个主机中的一个进程与另外一个主机中的一个进程在交换数据。IP协议虽然能把数据报文送到目的主机,但是并没有交付给主机的具体应用进程。而端到端的通信才应该是应用进程之间的通信。

UDP,在传送数据前不需要先建立连接,远地的主机在收到UDP报文后也不需要给出任何确认。虽然UDP不提供可靠交付,但是正是因为这样,省去和很多的开销,使得它的速度比较快,比如一些对实时性要求较高的服务,就常常使用的是UDP。对应的应用层的协议主要有 DNS,TFTP,DHCP,SNMP,NFS 等。

TCP,提供面向连接的服务,在传送数据之前必须先建立连接,数据传送完成后要释放连接。因此TCP是一种可靠的的运输服务,但是正因为这样,不可避免的增加了许多的开销,比如确认,流量控制等。对应的应用层的协议主要有 SMTP,TELNET,HTTP,FTP 等。

常用的熟知端口号

应用程序 FTP TFTP TELNET SMTP DNS HTTP SSH MYSQL
熟知端口 21,20 69 23 25 53 80 22 3306
传输层协议 TCP UDP TCP TCP UDP TCP    

TCP的概述

TCP把连接作为最基本的对象,每一条TCP连接都有两个端点,这种断点我们叫作套接字(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192.3.4.16 而端口号为80,那么得到的套接字为192.3.4.16:80。

TCP报文首部

  1. 源端口和目的端口,各占2个字节,分别写入源端口和目的端口;
  2. 序号,占4个字节,TCP连接中传送的字节流中的每个字节都按顺序编号。例如,一段报文的序号字段值是 301 ,而携带的数据共有100字段,显然下一个报文段(如果还有的话)的数据序号应该从401开始;
  3. 确认号,占4个字节,是期望收到对方下一个报文的第一个数据字节的序号。例如,B收到了A发送过来的报文,其序列号字段是501,而数据长度是200字节,这表明B正确的收到了A发送的到序号700为止的数据。因此,B期望收到A的下一个数据序号是701,于是B在发送给A的确认报文段中把确认号置为701;
  4. 数据偏移,占4位,它指出TCP报文的数据距离TCP报文段的起始处有多远;
  5. 保留,占6位,保留今后使用,但目前应都位0;
  6. 紧急URG,当URG=1,表明紧急指针字段有效。告诉系统此报文段中有紧急数据;
  7. 确认ACK,仅当ACK=1时,确认号字段才有效。TCP规定,在连接建立后所有报文的传输都必须把ACK置1;
  8. 推送PSH,当两个应用进程进行交互式通信时,有时在一端的应用进程希望在键入一个命令后立即就能收到对方的响应,这时候就将PSH=1;
  9. 复位RST,当RST=1,表明TCP连接中出现严重差错,必须释放连接,然后再重新建立连接;
  10. 同步SYN,在连接建立时用来同步序号。当SYN=1,ACK=0,表明是连接请求报文,若同意连接,则响应报文中应该使SYN=1,ACK=1;
  11. 终止FIN,用来释放连接。当FIN=1,表明此报文的发送方的数据已经发送完毕,并且要求释放;
  12. 窗口,占2字节,指的是通知接收方,发送本报文你需要有多大的空间来接受;
  13. 检验和,占2字节,校验首部和数据这两部分;
  14. 紧急指针,占2字节,指出本报文段中的紧急数据的字节数;
  15. 选项,长度可变,定义一些其他的可选的参数。

TCP连接的建立(三次握手)

最开始的时候客户端和服务器都是处于CLOSED状态。主动打开连接的为客户端,被动打开连接的是服务器。

  1. TCP服务器进程先创建传输控制块TCB,时刻准备接受客户进程的连接请求,此时服务器就进入了LISTEN(监听)状态;
  2. TCP客户进程也是先创建传输控制块TCB,然后向服务器发出连接请求报文,这是报文首部中的同部位SYN=1,同时选择一个初始序列号 seq=x ,此时,TCP客户端进程进入了 SYN-SENT(同步已发送状态)状态。TCP规定,SYN报文段(SYN=1的报文段)不能携带数据,但需要消耗掉一个序号。
  3. TCP服务器收到请求报文后,如果同意连接,则发出确认报文。确认报文中应该 ACK=1,SYN=1,确认号是ack=x+1,同时也要为自己初始化一个序列号 seq=y,此时,TCP服务器进程进入了SYN-RCVD(同步收到)状态。这个报文也不能携带数据,但是同样要消耗一个序号。
  4. TCP客户进程收到确认后,还要向服务器给出确认。确认报文的ACK=1,ack=y+1,自己的序列号seq=x+1,此时,TCP连接建立,客户端进入ESTABLISHED(已建立连接)状态。TCP规定,ACK报文段可以携带数据,但是如果不携带数据则不消耗序号。
  5. 当服务器收到客户端的确认后也进入ESTABLISHED状态,此后双方就可以开始通信了。

为什么TCP客户端最后还要发送一次确认呢?

一句话,主要防止已经失效的连接请求报文突然又传送到了服务器,从而产生错误。

如果使用的是两次握手建立连接,假设有这样一种场景,客户端发送了第一个请求连接并且没有丢失,只是因为在网络结点中滞留的时间太长了,由于TCP的客户端迟迟没有收到确认报文,以为服务器没有收到,此时重新向服务器发送这条报文,此后客户端和服务器经过两次握手完成连接,传输数据,然后关闭连接。此时此前滞留的那一次请求连接,网络通畅了到达了服务器,这个报文本该是失效的,但是,两次握手的机制将会让客户端和服务器再次建立连接,这将导致不必要的错误和资源的浪费。

如果采用的是三次握手,就算是那一次失效的报文传送过来了,服务端接受到了那条失效报文并且回复了确认报文,但是客户端不会再次发出确认。由于服务器收不到确认,就知道客户端并没有请求连接。

TCP连接的释放(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。

  1. 客户端进程发出连接释放报文,并且停止发送数据。释放数据报文首部,FIN=1,其序列号为seq=u(等于前面已经传送过来的数据的最后一个字节的序号加1),此时,客户端进入FIN-WAIT-1(终止等待1)状态。 TCP规定,FIN报文段即使不携带数据,也要消耗一个序号。
  2. 服务器收到连接释放报文,发出确认报文,ACK=1,ack=u+1,并且带上自己的序列号seq=v,此时,服务端就进入了CLOSE-WAIT(关闭等待)状态。TCP服务器通知高层的应用进程,客户端向服务器的方向就释放了,这时候处于半关闭状态,即客户端已经没有数据要发送了,但是服务器若发送数据,客户端依然要接受。这个状态还要持续一段时间,也就是整个CLOSE-WAIT状态持续的时间。
  3. 客户端收到服务器的确认请求后,此时,客户端就进入FIN-WAIT-2(终止等待2)状态,等待服务器发送连接释放报文(在这之前还需要接受服务器发送的最后的数据)。
  4. 服务器将最后的数据发送完毕后,就向客户端发送连接释放报文,FIN=1,ack=u+1,由于在半关闭状态,服务器很可能又发送了一些数据,假定此时的序列号为seq=w,此时,服务器就进入了LAST-ACK(最后确认)状态,等待客户端的确认。
  5. 客户端收到服务器的连接释放报文后,必须发出确认,ACK=1,ack=w+1,而自己的序列号是seq=u+1,此时,客户端就进入了TIME-WAIT(时间等待)状态。注意此时TCP连接还没有释放,必须经过2∗∗

    MSL(最长报文段寿命)的时间后,当客户端撤销相应的TCB后,才进入CLOSED状态。

  6. 服务器只要收到了客户端发出的确认,立即进入CLOSED状态。同样,撤销TCB后,就结束了这次的TCP连接。可以看到,服务器结束TCP连接的时间要比客户端早一些。

为什么客户端最后还要等待2MSL?

MSL(Maximum Segment Lifetime),TCP允许不同的实现可以设置不同的MSL值。

第一,保证客户端发送的最后一个ACK报文能够到达服务器,因为这个ACK报文可能丢失,站在服务器的角度看来,我已经发送了FIN+ACK报文请求断开了,客户端还没有给我回应,应该是我发送的请求断开报文它没有收到,于是服务器又会重新发送一次,而客户端就能在这个2MSL时间段内收到这个重传的报文,接着给出回应报文,并且会重启2MSL计时器。

第二,防止类似与“三次握手”中提到了的“已经失效的连接请求报文段”出现在本连接中。客户端发送完最后一个确认报文后,在这个2MSL时间中,就可以使本连接持续的时间内所产生的所有报文段都从网络中消失。这样新的连接中不会出现旧连接的请求报文。

为什么建立连接是三次握手,关闭连接确是四次挥手呢?

建立连接的时候, 服务器在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,服务器收到对方的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,而自己也未必全部数据都发送给对方了,所以己方可以立即关闭,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,从而导致多了一次。

如果已经建立了连接,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,显然,客户端如果出现故障,服务器不能一直等下去,白白浪费资源。服务器每收到一次客户端的请求后都会重新复位这个计时器,时间通常是设置为2小时,若两小时还没有收到客户端的任何数据,服务器就会发送一个探测报文段,以后每隔75分钟发送一次。若一连发送10个探测报文仍然没反应,服务器就认为客户端出了故障,接着就关闭连接。

如果觉得本文不错,给予一点点赞助。

tcp三次握手和四次挥手(2)的更多相关文章

  1. TCP三次握手及四次挥手详细图解

    TCP三次握手及四次挥手详细图解 Andrew Huangbluedrum@163.com    相对于SOCKET开发者,TCP创建过程和链接折除过程是由TCP/IP协议栈自动创建的.因此开发者并不 ...

  2. 用wireshark抓包分析TCP三次握手、四次挥手以及TCP实现可靠传输的机制

    关于TCP三次握手和四次挥手大家都在<计算机网络>课程里学过,还记得当时高超老师耐心地讲解.大学里我遇到的最好的老师大概就是这位了,虽然他只给我讲过<java程序设计>和< ...

  3. 应聘复习基础笔记1:网络编程之TCP与UDP的优缺点,TCP三次握手、四次挥手、传输窗口控制、存在问题

    重要性:必考 一.TCP与UDP的优缺点 ①TCP---传输控制协议,提供的是面向连接.可靠的字节流服务.当客户和服务器彼此交换数据前,必须先在双方之间建立一个TCP连接,之后才能传输数据.TCP提供 ...

  4. 【HTTP协议】---TCP三次握手和四次挥手

    TCP三次握手和四次挥手 首先我们知道HTTP协议通常承载于TCP协议之上,HTTPS承载于TLS或SSL协议层之上 通过上面这张图我们能够知道.     在Http工作之前,Web浏览器通过网络和W ...

  5. 网络通信 --> TCP三次握手和四次挥手

    TCP三次握手和四次挥手 建立TCP需要三次握手才能建立,而断开连接则需要四次握手.整个过程如下图所示: 一.TCP报文格式 如下图: (1)序号:Seq序号,占32位,用来标识从TCP源端向目的端发 ...

  6. 脑残式网络编程入门(一):跟着动画来学TCP三次握手和四次挥手

    .引言 网络编程中TCP协议的三次握手和四次挥手的问题,在面试中是最为常见的知识点之一.很多读者都知道“三次”和“四次”,但是如果问深入一点,他们往往都无法作出准确回答. 本篇文章尝试使用动画图片的方 ...

  7. TCP‘三次握手’和‘四次挥手’(通俗易懂)

      概述 我们都知道 TCP 是 可靠的数据传输协议,UDP是不可靠传输,那么TCP它是怎么保证可靠传输的呢?那我们就不得不提 TCP 的三次握手和四次挥手. 三次握手 下图为三次握手的流程图 下面通 ...

  8. 【转】TCP三次握手和四次挥手全过程及为什么要三次握手解答

    TCP三次握手和四次挥手的全过程   TCP是主机对主机层的传输控制协议,提供可靠的连接服务,采用三次握手确认建立一个连接: 位码即tcp标志位,有6种表示: SYN(synchronous建立连接) ...

  9. [ 转载 ] Tcp三次握手和四次挥手详解

    #TCP的报头: 源端口号:表示发送端端口号,字段长为16位.目标端口号:表示接收端口号,字段长为16位.序列号:表示发送数据的位置,字段长为32位.每发送一次数据,就累加一次该数据字节数的大小.注意 ...

  10. 网络协议-网络分层、TCP/UDP、TCP三次握手和四次挥手

    网络的五层划分是什么? 应用层,常见协议:HTTP.FTP 传输层,常见协议:TCP.UDP 网络层,常见协议:IP 链路层 物理层 TCP 和 UDP 的区别是什么 TCP/UDP 都属于传输层的协 ...

随机推荐

  1. pycharm入门的简易使用教程

    1.安装python3.5包: 本人安装到C盘,如下所示: Ps:安装时候,路径一定要添加到环境变量中,安装完,需要更新环境变量,所以要重启电脑 2.安装pycharm 下载相应的安装包,步骤不重复了 ...

  2. 数据库SQL(1)

    EG1:db.LpOutputGroups.GroupBy(q => q.CalcGroupDesc).ToList().OrderByDescending(m => m.First(). ...

  3. 关于cg语言中求法向量 N=mul(worldMatrix_IT,normal); 的随笔

    解释一下标题,N是变换到世界坐标后的法向量,worldMatrix_IT是变换矩阵worldMatrix的逆的转置矩阵,normal就是模型坐标的法向量. 对于点p,我们根据变换矩阵M(即worldM ...

  4. CSAPP阅读笔记-存储器层次结构-第六章-P400-P462

    6.1 存储技术 1.随机访问存储器(RAM),是易失性存储器,掉电存储信息会丢失,与之相对的是非易失性存储器(ROM),它掉电后存储信息不丢失,但前者访问速度较快,但容量有限,通常只有几百或几千兆字 ...

  5. link 标签中“rel=stylesheet”的作用

    最近在复习我的培训项目学子商城项目的时候在引入外部css的时候忘记加上了rel=stylesheet(因为以前看别人给的模板有所以就加了上去,所以并没有太大印象) 那rel=stylesheet到底起 ...

  6. 宜人贷项目里-----正则匹配input输入月份规则

    在标签上可以直接进行校验如下,如果只调数字键盘type=number不好用可以用type=tel <input name="creditDate" oninput=" ...

  7. (转)nginx日志配置指令详解

    这篇文章主要介绍了nginx日志配置指令详解,nginx有一个非常灵活的日志记录模式,每个级别的配置可以有各自独立的访问日志,需要的朋友可以参考下日志对于统计排错来说非常有利的.本文总结了nginx日 ...

  8. (转)基于keepalived搭建MySQL的高可用集群

    基于keepalived搭建MySQL的高可用集群  原文:http://www.cnblogs.com/ivictor/p/5522383.html MySQL的高可用方案一般有如下几种: keep ...

  9. Linux du与df命令的差异

    今天上午查看磁盘空间,df命令查看的时候:93%,du命令查看的时候:90%.回想起昨天在用ftp传输过程中,rm掉文件,应该是文件虽然表明上删除掉了,但是空间实际是未释放的. 由于du与df命令实施 ...

  10. echart使用设置一个柱形的最小宽度

    因为echart的横坐标的个数不同会影响柱形图的宽度 如果只有三个月的就会是这样的 这样一来效果就不是很好,所以想做成如下效果 思路: 只是需要向xDate的值设置成想要的长度,如上图就是设置12,如 ...