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孔千千tcp为什么要三次握手四次挥手

孔千千tcp为什么要三次握手四次挥手

  tcp为什么要三次握手,tcp为什么可靠。

  为什么不能两次握手:(防止已失效的连接请求又传送到服务器端,因而产生错误)

  假设改为两次握手,client端发送的一个连接请求在服务器滞留了,这个连接请求是无效的,client已经是closed的状态了,而服务器认为client想要建立

  一个新的连接,于是向client发送确认报文段,而client端是closed状态,无论收到什么报文都会丢弃。而如果是两次握手的话,此时就已经建立连接了。

  服务器此时会一直等到client端发来数据,这样就浪费掉很多server端的资源。

  三次握手的最主要目的是保证连接是双工的,可靠更多的是通过重传机制来保证的。

  TCP可靠传输的实现:

  TCP 连接的每一端都必须设有两个窗口——一个发送窗口和一个接收窗口。TCP 的可靠传输机制用字节的序号进行控制。TCP 所有的确认都是基于序号而不是基于报文段。

  发送过的数据未收到确认之前必须保留,以便超时重传时使用。发送窗口没收到确认不动,和收到新的确认后前移。

  发送缓存用来暂时存放: 发送应用程序传送给发送方 TCP 准备发送的数据;TCP 已发送出但尚未收到确认的数据。

  接收缓存用来暂时存放:按序到达的、但尚未被接收应用程序读取的数据; 不按序到达的数据。

  TCP报文格式

  (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,只有ACK标志位为1时,确认序号字段才有效,Ack=Seq+1。

  (3)标志位:共6个,即URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN等,具体含义如下:

  (A)URG:紧急指针(urgent pointer)有效。

  (B)ACK:确认序号有效。

  (C)PSH:接收方应该尽快将这个报文交给应用层。

  (D)RST:重置连接。

  (E)SYN:发起一个新连接。

  (F)FIN:释放一个连接。

  需要注意的是:

  (A)不要将确认序号Ack与标志位中的ACK搞混了。

  (B)确认方Ack=发起方Req+1,两端配对。

  三次握手

  TCP三次即建立TCP连接,指建立一个TCP连接时,需要客户端服务端总共发送3 个包以确认连接的建立。在socket编程中,这一过程中由客户端执行connect来触发,流程如下:

  (1)第一次握手:Client将标志位SYN置为1(表示要发起一个连接),随机产生一个值seq=J,并将该数据包发送给Server,Client进入SYN_SENT状态,等待Server确认。

  (2)第二次握手:Server收到数据包后由标志位SYN=1知道Client请求建立连接,Server将标志位SYN和ACK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。

  (3)第三次握手: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。

  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。

  为什么需要TIME_WAIT

  TIMEWAIT状态也称为2MSL等待状态。

  1)为实现TCP这种全双工(full-duplex)连接的可靠释放

  这样可让TCP再次发送最后的ACK以防这个ACK丢失(另一端超时并重发最后的FIN)。这种2MSL等待的另一个结果是这个TCP连接在2MSL等待期间,定义这个连接的插口(客户的IP地址和端口号,服务器的IP地址和端口号)不能再被使用。这个连接只能在2MSL结束后才能再被使用。

  2)为使旧的数据包在网络因过期而消失

  每个具体TCP实现必须选择一个报文段最大生存时间MSL(Maximum Segment Lifetime)。它是任何报文段被丢弃前在网络内的最长时间。

  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,我们也未必全部数据都发送给对方了,所以我们不可以立即close,也可以发送一些数据给对方后,孔千千再发送FIN报文给对方来表示同意现在关闭连接,因此,我们的ACK和FIN一般都会分开发送。

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