TCP连接的建立和关闭(三次握手和四次挥手)

TCP协议三次握手和四次挥手

TCP协议是面向连接的,所谓面向连接,就是当计算机双方通信时必须经过先建立连接,然后传送数据,最后拆除连接的三个过程。

三次握手
  • 第一次握手:客户端发送一个含SYN同步标志的TCP报文,SYN同步报文会指明客户端使用的端口以及TCP连接的初始序号(seq),表示“请求建立新连接”,随后客户端进入SYN_SENT阶段,服务器端接收到TCP报文后,结束LISTEN阶段。

  • 第二次握手:服务器在收到客户端的SYN报文后,将返回一个SYN+ACK报文,表示客户端的请求被接收,并且同意创建新连接。同时TCP序号被加1作为确认号的值,随后服务器进入SYN_RCVD阶段。

  • 第三次握手:服务器收到来自客户端的“确认收到服务器数据”的TCP报文之后,客户端返回一个确认报文ACK给服务器端,同样TCP序号被加1,客户端进入ESATB_LISHED阶段,服务器端接收到确认报文ACK后,明确服务器端到客户端的数据传输正常,也进入ESATB_LISHED阶段。至此一个TCP连接完成;然后才开始通信的第二步,数据处理。

为什么是三次握手?不是两次、四次?

  • 三次握手才可以阻止重复历史连接的初始化(主要原因)

    -----为了防止服务器端开启一些无用的连接增加服务器开销以及防止已失效的连接请求报文段突然又传送到了服务端,因而产生错误。

  • 三次握手才可以同步双方的初始序列号

  • 三次握手才可以避免资源浪费

四次挥手
  • 第一次挥手:客户端打算关闭连接,此时会发送一个 TCP 首部 FIN 标志位被置为 1 的报文,也即 FIN 报文,表示“请求释放连接”,之后客户端进入 FIN_WAIT_1状态,并且停止客户端到服务器端方向上发送数据(正常连接传输的数据,非确认报文),但客户端可以接收从服务器端传输过来的数据。

  • 第二次挥手:服务端收到该报文后,结束ESTABLISHED阶段,然后向客户端发送 ACK 应答报文(标志位为ACK),表示“表示接受到客户端发送的释放连接请求”,并且将客户端发送的FIN报文序号+1作为自己的确认号,表示是在收到了客户端报文基础上返回的报文,接着服务端进入CLOSED_WAIT 状态,并且开始准备释放从服务器端到客户端方向的连接。客户端收到服务端的 ACK 应答报文后,之后进入 FIN_WAIT_2 状态。

  • 第三次挥手:等待服务端处理完数据后,也向客户端发送 FIN 报文,表示“服务器准备好开始释放连接”,确认号仍然为客户端发送的FIN报文序号+1,之后服务端进入LAST_ACK 状态。

  • 第四次挥手:客户端收到服务端的 FIN 报文后,进入TIME-WAIT阶段,并且回一个 ACK 应答报文,之后进入 TIME_WAIT状态。服务器收到了 ACK 应答报文后,就进入了CLOSE 状态,至此服务端已经完成连接的关闭。客户端在经过 2MSL 一段时间后,自动进入CLOSE 状态,至此客户端也完成连接的关闭。

为什么客户端在TIME-WAIT阶段要等2MSL?

为了确认服务器端是否收到客户端发出的ACK确认报文

当客户端发出最后的ACK确认报文时,并不能确定服务器端能够收到该段报文。所以客户端在发送完ACK确认报文之后,会设置一个时长为2MSL的计时器。MSL(Maximum Segment Lifetime)指的是:一段TCP报文在传输过程中的最大生命周期。2MSL即是服务器端发出为FIN报文和客户端发出的ACK确认报文所能保持有效的最大时长。

服务器端在1MSL内没有收到客户端发出的ACK确认报文,就会再次向客户端发出FIN报文;

如果客户端在2MSL内,再次收到了来自服务器端的FIN报文,说明服务器端由于各种原因没有接收到客户端发出的ACK确认报文。客户端再次向服务器端发出ACK确认报文,计时器重置,重新开始2MSL的计时;否则客户端在2MSL内没有再次收到来自服务器端的FIN报文,说明服务器端正常接收了ACK确认报文,客户端可以进入CLOSED阶段,完成“四次挥手”。

所以,客户端要经历时长为2SML的TIME-WAIT阶段;这也是为什么客户端比服务器端晚进入CLOSED阶段的原因。

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