TCP/IP 三次握手建立连接和四次挥手释放连接

阳光穿透心脏的1/2处 2022-06-08 22:38 275阅读 0赞

# 1. TCP 连接的建立 #

![这里写图片描述][03130354-7e5d6884f4e942a192e74a56fb6fe302.png]

设主机B运行一个服务器进程，它先发出一个被动打开命令，告诉它的TCP要准备接受客户端进程的连续请求，然后服务进程就处于监听状态，不断检测是否有客户进程发起连续请求，如果有，做出响应。

设客户进程运行在主机A上，先向自己的TCP发出主动打开的命令，表明要向某个IP地址的某个端口建立运输连接

1) 主机A的TCP向主机B的TCP发出连接请求报文段，首部的同步为SYN置为1，并选择一个序列号X，表示后面要传输的第一个数据字节的序号是X。发送之后进入SYN\_SENT状态

2)主机B接受到该请求报文段，如果确认建立连接，就向客户端发送一个确认报文段，置首部的同步位SYN为1，确认号为X+1，并自己选一个序列号Y，发送之后进入SYN\_RCVD状态

3) 客户端收到该确认报文段，还要给服务器继续发送确认报文段，确认号为y+1，并且进入ESTABLISHED状态

4) 服务端收到确认报文段后进入ESTABLISHED状态，双方通知上层应用进程里连接已经建立，开始传输数据

# 2.TCP连接的释放 #

![这里写图片描述][03130408-930b424bf5384c80b677b6a50f1c6edc.png]

1) 客户端A的应用进程通知TCP要终止连接，并且不再传输数据。客户端A通知服务器B要释放连接，发送的TCP报文段的首部终止比特位FIN置为1，序列号seq为传输的最后一个字节的序号+1 发送之后进入FIN\_WAIT-1状态

2) 服务端B收到该请求后，发出确认，确认报文段的确认号为u+1,并选择一个序列号V。通知上层应用A到B的连接需要释放，连接处于半关闭状态，即服务器B不再接受来自客户端A的数据，但是还是需要向A发送数据，如果A正确接受仍需要发送确认。此时的状态是CLOSE\_WAIT

3) 此时客户端处于FIN\_WAIT-2状态 在接受服务端发送的剩余数据。

3) 服务器B发送完数据后，应用程序就开始等待TCP释放连接。此时服务器B向客户端发送连接释放报文段，首部的终止位FIN置为1，确定号仍然是u+1，并且就选择一个序列号w，进入LAST\_ACK状态

4) 客户端A接受到该报文段后，向服务端发送确认报文段，确认号是w+1，序列号仍然是u+1，进入TIME\_WAIT状态。这样才把B到A的反方向连接释放掉。等待2MSL关闭TCP连接

5) 服务器B收到确认报文段后关闭TCP连接

# 3.重点 #

*  三次握手建立连接时，发送方再次发送确认的必要性
    
     *  为了**防止已失效的连接请求又传送到B**  
        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，而是在某些网络结点长时间滞留了，一直延迟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段后，就误认为是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。假定不采用三次握手，那么只要B发出确认，新的连接就建立了，这样一直等待A发来数据，B的许多资源就这样白白浪费了
 *  四次挥手释放连接时，等待2MSL的意义
    
     *  1.**为了保证A发送的最后一个ACK报文能到达B**  
        这个ACK报文段有可能丢失，因而使处在LAST-ACK状态的B收不到对已发送的FIN和ACK报文段的确认。B会超时重传这个FIN和ACK报文段，而A就能在2MSL时间内收到这个重传的ACK+FIN报文段。接着A重传一次确认。
     *  2.**防止已失效的连接请求报文段出现在本次连接中**  
        A在发送完最有一个ACK报文段后，再经过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中消失**。

# 4.TCP的有穷状态机 #

连接的建立和释放所要求的步骤可以用一个有限状态机来表达，该状态机有11种状态。每一种状态中都存在一些合法的事件，当合法事件发生的时候，可能需要采取某个动作。当其他事件发生的时候，则报告一个错误。

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <th>状态</th> 
   <th>描述</th> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>CLOSED</td> 
   <td>关闭状态，没有连接活动或正在运行</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>LISTEN</td> 
   <td>监听状态，服务器正在等待连接进入</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>SYN SENT</td> 
   <td>已经发送连接请求 等待确认</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>SYN RCVD</td> 
   <td>收到一个连接请求 尚未确认</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>ESTABLISHED</td> 
   <td>建立连接 正常数据传输状态</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>FIN_WAIT 1</td> 
   <td>(主动关闭) 已经发送关闭请求 等待确认</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>CLOSE WAIT</td> 
   <td>(被动关闭) 收到对方关闭请求 已经确认</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>FIN_WAIT 2</td> 
   <td>(主动关闭) 收到对方关闭确认 等待对方关闭请求</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>LAST ACK</td> 
   <td>(被动关闭) 等待最后一个关闭确认 并等待所有分组死掉</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>TIME_WAITED</td> 
   <td>完成双向关闭 等待所有文组死掉</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>CLOSING</td> 
   <td>双方同时尝试关闭 等待对方确认</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

![这里写图片描述][03130829-8bf2a91c4efb4f0c95c289ca2c5c9482.png]

*  客户进程变迁的过程（粗实线）
    
     *  连接建立：设一个主机的客户进程发起连接请求（主动打开），这时本地TCP实体就创建传输控制快（TCB），发送一个SYN为1的报文，进入SYN\_SENT状态。当收到来自进程的SYN和ACK时，TCP就发送出三次握手中的最后一个ACK，进而进入连接已经建立的状态ESTABLISHED。
     *  连接释放：设运行客户进程主机本地TCP实体发送一个FIN置为1的报文，等待着确认ACK的到达，此时状态变为FIN\_WAIT\_1。当运行客户进程主机收到确认ACK时，则一个方向的连接已经关闭。状态变成FIN\_WAIT\_2。当运行客户进程的主机收到运行服务器进程的主机发送的FIN置为1的报文后，应响应确认ACK时，这是另一个连接关闭。但此时TCP还要等待一段时间后才删除原来建立的连接记录。返回到初始的CLOSED状态，这是为了保证原来连接上的所有分组都从网络中消失了。
 *  服务器进程变迁的过程（粗虚线）
    
     *  连接建立：服务器进程发出被动打开，进入监听状态LISTEN。当收到SYN置为1的连接请求报文后，发送确认ACK，并且报文中的SYN也置为1，然后进入SYN\_RCVD状态。在收到三次握手最后一个确认ACK时，就转为ESTABLISHED状态。
     *  连接释放：当客户进程的数据已经传送完毕。就发出FIN置为1的报文给服务器进程，进入CLOSE\_WAIT状态。服务器进程发送FIN报文段给客户进程，状态变为LAST\_ACK状态。当收到客户进程的ACK时，服务器进程就释放连接。删除连接记录。回到原来的CLOSED状态。

[03130354-7e5d6884f4e942a192e74a56fb6fe302.png]: /images/20220609/6311573f76264a01b3db469562c35f9d.png
[03130408-930b424bf5384c80b677b6a50f1c6edc.png]: /images/20220609/1bc424fe7a4340c7bccb6c0118b27a20.png
[03130829-8bf2a91c4efb4f0c95c289ca2c5c9482.png]: /images/20220609/e25d761060ea487a86b53a5005def172.png