TCP三次握手和四次挥手

### TCP三次握手与四次挥手详解 #### 一、TCP简介 传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。它是Internet中最核心的协议之一，几乎所有的网络应用都会用到TCP。 #### 二、TCP头部结构解析 为了更好地理解TCP三次握手和四次挥手的过程，我们首先需要了解TCP头部的各个字段及其作用。 1. **源端口(Source Port)** 和 **目的端口(Destination Port)** - 这两个字段各占用16位，分别表示发送端和接收端的端口号。 - 用途：区分同一主机上不同的进程或服务。 2. **序列号(Sequence Number)** - 占用32位，标识从发送端向接收端发送的数据字节流的起始位置。 - 用途：解决网络传输过程中可能出现的数据乱序问题。 3. **确认号(Acknowledgment Number)** - 同样占用32位，表示接收端期望收到的下一个数据字节的序号。 - 用途：确保数据包的可靠传输，防止数据丢失。 4. **偏移量(Offset)** - 占用4位，表示TCP头部的长度，以32位（即4字节）为单位计算。 - 用途：因为TCP头部中可能包含任选字段，所以头部长度不是固定的，该字段指示实际的头部长度。 5. **TCP标志位(TCP Flags)** - 包含六个标志位：URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN。 - 用途：这些标志位控制着TCP连接的状态和行为。 - **URG** (Urgent)：表示紧急数据的存在。 - **ACK** (Acknowledgment)：确认接收到了指定的序列号。 - **PSH** (Push)：告诉接收方立即将数据传送给应用程序，而不是等待缓冲区满后再传送。 - **RST** (Reset)：重置连接。 - **SYN** (Synchronize)：建立连接时使用。 - **FIN** (Finish)：结束连接时使用。 6. **窗口(Window)** - 占用16位，定义了接收方希望接收的下一个数据包的最大字节数。 - 用途：流量控制，确保发送方不会发送过多数据导致接收方无法处理。 #### 三、三次握手详解 ##### 1. 第一步 客户端发送一个带有SYN标志位的数据包给服务器，同时指定初始序列号X（通常随机选择）。此时客户端进入SYN_SENT状态，等待服务器确认。 ##### 2. 第二步 服务器接收到客户端的SYN包后，会回复一个SYN+ACK包给客户端，确认号设置为X+1，同时指定自己的初始序列号Y。此时服务器进入SYN_RCVD状态。 ##### 3. 第三步 客户端接收到服务器的SYN+ACK包后，会发送一个ACK包作为回应，确认号设置为Y+1。此时，客户端和服务器均进入ESTABLISHED状态，连接建立完成。 #### 四、四次挥手详解 当数据传输完成后，客户端或服务器任何一方都可以发起关闭连接的操作，过程如下： ##### 1. 第一次挥手 假设客户端先发起关闭请求，它发送一个带有FIN标志位的包给服务器，同时指定一个确认号，表明客户端已经没有数据需要发送了。 ##### 2. 第二次挥手 服务器接收到客户端的FIN包后，会发送一个ACK包作为确认，确认号设置为客户端FIN包的序列号加1。此时，客户端进入FIN_WAIT_1状态，等待服务器关闭连接。 ##### 3. 第三次挥手 一段时间后，服务器如果也没有数据要发送，则也会发送一个FIN包给客户端，表示服务器也没有数据需要发送了。此时服务器进入LAST_ACK状态。 ##### 4. 第四次挥手 客户端收到服务器的FIN包后，发送一个ACK包作为确认，确认号设置为服务器FIN包的序列号加1。至此，客户端进入TIME_WAIT状态，经过2MSL时间后，自动关闭连接；服务器进入CLOSED状态。 #### 五、总结 TCP三次握手确保了连接的建立过程是可靠的，而四次挥手则保证了连接的关闭过程同样可靠且有序。通过这种方式，TCP能够有效地管理网络通信中的连接，确保数据的可靠传输。