TCP建立连接(三次握手)和连接释放(四次挥手)

文章目录1、TCP 建立连接Establish2、TCP 连接释放TCP是面向连接的协议用来传输TCP报文的。TCP传输连接的建立和释放是每一次面向连接的通信中必不可少的过程。1、TCP 建立连接EstablishTCP建立连接的过程叫做握手握手需要在客户和服务器之间交换三个TCP报文段。​​假定主机A运行的是TCP客户程序而B运行的是TCP服务器程序。最初两端的TCP进程都处于CLOSED关闭状态。图中在主机下面的方框分别是TCP进程所处的状态。A主动打开连接B被动打开连接。第1步B的TCP服务器进程先创建传输控制块TCB准备接受客户进程的连接请求。然后服务器进程就处于LISTEN收听状态等待客户的连接请求。A的TCP客户进程也是首先创建传输控制块TCB。然后在打算建立TCP连接时向B发出连接请求报文段这时首部中的同步位SYN1同时选择一个初始序列seqx。TCP规定SYN报文段即SYN1的报文段不能携带数据但要消耗掉一个序列。这时TCP客户进程进入SYN-SENT同步已发送状态。第2步B收到连接请求报文段后如果同意建立连接则向A发送确认。在确认报文段中应把SYN位和ACK位都置1确认号是ackx1同时也为自己选择一个初始序列seqy。请注意这个报文段也不能携带数据但同样要消耗掉一个序号。这时TCP服务器进程进入SYN-RCVD同步收到状态。第3步TCP客户进程收到B的确认后还要向B发送确认。确认报文段的ACK1确认号acky1而自己的序列seqx1。TCP的标准规定ACK报文段可以携带数据。但如果不携带数据则不消耗序号在这种情况下下一个数据报文段的序列仍是seqx1。这时TCP连接已经建立A进入ESTABLISHED已建立连接状态。当B收到A的确认后也进入ESTABLISHED状态。为什么A最后还要发送一次确认呢这主要是为了防止已失效的连接请求报文段突然又传送到了B因而产生错误。所谓已失效的连接请求报文段是这样产生的。考虑一种正常情况A发出连接请求但因连接请求报文丢失而未收到确认。于是A再重传一次连接请求。后来收到了确认建立了连接。数据传输完毕后就释放了连接。A共发送了两次连接请求报文段其中第一个丢失第二个到达了B没有已失效的连接请求报文段。现在假定出现一种异常情况即A发出的第一个连接请求报文段并没有丢失而是在某个网络结点长时间滞留了以致延误到连接释放以后的某个时间才到达B。本来这是一个早已失效的报文段。但B收到此失效的连接请求报文后就误以为是A又发出一次新的连接请求。于是就向A发出确认报文段同意建立连接。假定不采用报文握手那么只要B发出确认新的连接就建立了。由于现在A并没有发出建立连接的请求因此不会理睬B的确认也不会向B发送数据。但B却以为新的连接已经建立了并一直等待A发来数据。B的许多资源就这样白白浪费了。2、TCP 连接释放数据传输结束后通信的双方都可释放连接。现在A和B都处于ESTABLISHED建立连接状态。第1步A的应用进程先向其TCP发出连接释放报文段并停止再发送数据主动关闭TCP连接。A把连接释放报文段首部的终止控制位FIN置1其序列sequ它等于前面已传送过的数据的最后一个字节的序列加1。这时A进入FIN-WAIT-1终止等待1状态等待B的确认。请注意TCP规定FIN报文段即使不携带数据它也要消耗一个序列。第2步B收到连接释放报文段后即发出确认确认号是acku1而这个报文段自己的序列是v等于B前面已传送过的数据的最后一个字节的序列加1。然后B就进入CLOSE-WAIT关闭等待状态。TCP服务器进程这时应通知高层应用进程因而从A到B这个方向的连接就释放了这时的TCP连接处于半关闭half-close状态即A已经没有数据要发送了但B若发送数据A仍要接收。也就是说从B到A这个方向的连接并未关闭这个状态可能会持续一段时间。A收到来自B的确认后就进入FIN-WAIT-2终止等待2状态等待B发出的连接释放报文段。第3步若B已经没有要向A发送的数据其应用进程就通知TCP释放连接。这时B发出的连接释放报文段必须是FIN1。现假定B的序列seqw在半关闭状态B可能又发送了一些数据。B还必须重复上次已发送过的确认号acku1。这时B就进入LAST-ACK最后确认状态等待A的确认。第4步A在收到B的连接释放报文段后必须对此发出确认。在确认报文段中ACK1确认号ackw1而自己的序列是sequ1根据TCP标准前面发送过的FIN报文段要消耗一个序列。然后进入到TIME-WAIT时间等待状态。请注意现在TCP连接还没有释放掉。必须经过时间等待计时器TIME-WAIT timer设置的时间2MSL后A才进入到CLOSED状态。当A撤销相应的传输控制块TCB后就结束了这次的TCP连接。B只要收到了A发出的确认就进入CLOSED状态。同样B在撤销相应的传输控制块TCB后就结束了这次的TCP连接。时间MSL叫做最长报文段寿命Maximum Segment LifetimeRFC 793建议设置为2分钟。TCP允许不同的实现可根据具体情况使用更小的MSL值。为什么A在TIME-WAIT状态必须等待2MSL的时间呢有两个理由。第1点为了保证A发送的最后一个ACK报文段能够到达B。这个ACK报文段有可能丢失因而使处在LAST-ACK状态的B收不到对己发送的FIN ACK报文段的确认。B会超时重传这个FIN ACK报文段而A就能在2MSL时间内收到这个重传的FIN ACK报文段。接着A重传一次确认重新启动2MSL计时器。最后A和B都正常进入到CLOSED状态。如果A在TIME-WAIT状态不等待一段时间而是在发送完ACK报文段后立即释放连接那么就无法收到B重传的FIN ACK报文段因而也不会再发送一次确认报文段。这样B就无法按照正常步骤进入CLOSED状态。第2点A在发送完最后一个ACK报文段后再经过时间2MSL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消失。这样就可以使下一个新的连接中不会出现连接请求报文段。除时间等待计时器外TCP还设有一个保活计时器Keepalive Timer。设想有这样的情况客户已主动与服务器建立TCP连接。但后来客户端的主机突然出故障。显然服务器以后就不能再收到客户发来的数据。因此应当有措施使服务器不要再白白等待下去。这就是保活计时器。服务器每收到一次客户的数据就重新设置保活计时器时间的设置通常是两个小时。若两个小时没有收到客户的数据服务器就发送一个探测报文段以后每隔75秒发送一次。若一连发送10个探测报文段后仍无客户的相应服务器就认为客户端出了故障接着就关闭这个连接。