TCP三次握手四次挥手

转载申明-http://blog.csdn.net/whuslei/article/details/6667471

建立TCP需要三次握手才能建立,而断开连接则需要四次握手。整个过程如下图所示:

先来看看如何建立连接的。

【更新于2017.01.04 】该部分内容配图有误,请大家见谅,正确的配图如下,错误配图也不删了,大家可以比较下,对比理解效果更好。这么久才来更新,抱歉!!

错误配图如下:

首先Client端发送连接请求报文,Server段接受连接后回复ACK报文,并为这次连接分配资源。Client端接收到ACK报文后也向Server段发生ACK报文,并分配资源,这样TCP连接就建立了。

那如何断开连接呢?简单的过程如下:

【注意】中断连接端可以是Client端,也可以是Server端。

假设Client端发起中断连接请求,也就是发送FIN报文。Server端接到FIN报文后,意思是说”我Client端没有数据要发给你了“,但是如果你还有数据没有发送完成,则不必急着关闭Socket,可以继续发送数据。所以你先发送ACK,”告诉Client端,你的请求我收到了,但是我还没准备好,请继续你等我的消息“。这个时候Client端就进入FIN_WAIT状态,继续等待Server端的FIN报文。当Server端确定数据已发送完成,则向Client端发送FIN报文,”告诉Client端,好了,我这边数据发完了,准备好关闭连接了“。Client端收到FIN报文后,”就知道可以关闭连接了,但是他还是不相信网络,怕Server端不知道要关闭,所以发送ACK后进入TIME_WAIT状态,如果Server端没有收到ACK则可以重传。“,Server端收到ACK后,”就知道可以断开连接了“。Client端等待了2MSL后依然没有收到回复,则证明Server端已正常关闭,那好,我Client端也可以关闭连接了。Ok,TCP连接就这样关闭了!

整个过程Client端所经历的状态如下:

而Server端所经历的过程如下:转载请注明:blog.csdn.net/whuslei

【注意】 在TIME_WAIT状态中,如果TCP client端最后一次发送的ACK丢失了,它将重新发送。TIME_WAIT状态中所需要的时间是依赖于实现方法的。典型的值为30秒、1分钟和2分钟。等待之后连接正式关闭,并且所有的资源(包括端口号)都被释放。

【问题1】为什么连接的时候是三次握手,关闭的时候却是四次握手?
答:因为当Server端收到Client端的SYN连接请求报文后,可以直接发送SYN+ACK报文。其中ACK报文是用来应答的,SYN报文是用来同步的。但是关闭连接时,当Server端收到FIN报文时,很可能并不会立即关闭SOCKET,所以只能先回复一个ACK报文,告诉Client端,”你发的FIN报文我收到了”。只有等到我Server端所有的报文都发送完了,我才能发送FIN报文,因此不能一起发送。故需要四步握手。

【问题2】为什么TIME_WAIT状态需要经过2MSL(最大报文段生存时间)才能返回到CLOSE状态?

答:虽然按道理,四个报文都发送完毕,我们可以直接进入CLOSE状态了,但是我们必须假象网络是不可靠的,有可以最后一个ACK丢失。所以TIME_WAIT状态就是用来重发可能丢失的ACK报文。

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转载-http://blog.csdn.net/renzhenhuai/article/details/12105457

一、TCP报文格式

       TCP/IP协议的详细信息参看《TCP/IP协议详解》三卷本。下面是TCP报文格式图:


图1 TCP报文格式

       上图中有几个字段需要重点介绍下:
       (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。 

二、三次握手
       所谓三次握手(Three-Way Handshake)即建立TCP连接,就是指建立一个TCP连接时,需要客户端和服务端总共发送3个包以确认连接的建立。在socket编程中,这一过程由客户端执行connect来触发,整个流程如下图所示:


图2 TCP三次握手

       (1)第一次握手:Client将标志位SYN置为1,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。
       SYN攻击:
               在三次握手过程中,Server发送SYN-ACK之后,收到Client的ACK之前的TCP连接称为半连接(half-open connect),此时Server处于SYN_RCVD状态,当收到ACK后,Server转入ESTABLISHED状态。SYN攻击就是Client在短时间内伪造大量不存在的IP地址,并向Server不断地发送SYN包,Server回复确认包,并等待Client的确认,由于源地址是不存在的,因此,Server需要不断重发直至超时,这些伪造的SYN包将产时间占用未连接队列,导致正常的SYN请求因为队列满而被丢弃,从而引起网络堵塞甚至系统瘫痪。SYN攻击时一种典型的DDOS攻击,检测SYN攻击的方式非常简单,即当Server上有大量半连接状态且源IP地址是随机的,则可以断定遭到SYN攻击了,使用如下命令可以让之现行:
               #netstat -nap | grep SYN_RECV

三、四次挥手
       三次握手耳熟能详,四次挥手估计就,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:


图3 TCP四次挥手

       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。
       上面是一方主动关闭,另一方被动关闭的情况,实际中还会出现同时发起主动关闭的情况,具体流程如下图:


图4 同时挥手

        流程和状态在上图中已经很明了了,在此不再赘述,可以参考前面的四次挥手解析步骤。

四、附注
       关于三次握手与四次挥手通常都会有典型的面试题,在此提出供有需求的XDJM们参考:
       (1)三次握手是什么或者流程?四次握手呢?答案前面分析就是。
       (2)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,己方也未必全部数据都发送给对方了,所以己方可以立即close,也可以发送一些数据给对方后,再发送FIN报文给对方来表示同意现在关闭连接,因此,己方ACK和FIN一般都会分开发送。

抓包:
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在TCP层,有个FLAGS字段,这个字段有以下几个标识:SYN, FIN, ACK, PSH, RST, URG.

其中,对于我们日常的分析有用的就是前面的五个字段。

它们的含义是:

SYN表示建立连接,

FIN表示关闭连接,

ACK表示响应,

PSH表示有 DATA数据传输,

RST表示连接重置。

其中,ACK是可能与SYN,FIN等同时使用的,比如SYN和ACK可能同时为1,它表示的就是建立连接之后的响应,

如果只是单个的一个SYN,它表示的只是建立连接。

TCP的几次握手就是通过这样的ACK表现出来的。

但SYN与FIN是不会同时为1的,因为前者表示的是建立连接,而后者表示的是断开连接。

RST一般是在FIN之后才会出现为1的情况,表示的是连接重置。

一般地,当出现FIN包或RST包时,我们便认为客户端与服务器端断开了连接;而当出现SYN和SYN+ACK包时,我们认为客户端与服务器建立了一个连接。

PSH为1的情况,一般只出现在 DATA内容不为0的包中,也就是说PSH为1表示的是有真正的TCP数据包内容被传递。

TCP的连接建立和连接关闭,都是通过请求-响应的模式完成的。

概念补充-TCP三次握手:

TCP(Transmission Control Protocol)传输控制协议

TCP是主机对主机层的传输控制协议,提供可靠的连接服务,采用三次握手确认建立一个连接:

位码即tcp标志位,有6种标示:SYN(synchronous建立联机) ACK(acknowledgement 确认) PSH(push传送) FIN(finish结束) RST(reset重置) URG(urgent紧急)Sequence number(顺序号码) Acknowledge number(确认号码)

第一次握手:主机A发送位码为syn=1,随机产生seq number=1234567的数据包到服务器,主机B由SYN=1知道,A要求建立联机;

第二次握手:主机B收到请求后要确认联机信息,向A发送ack number=(主机A的seq+1),syn=1,ack=1,随机产生seq=7654321的包;

第三次握手:主机A收到后检查ack number是否正确,即第一次发送的seq number+1,以及位码ack是否为1,若正确,主机A会再发送ack number=(主机B的seq+1),ack=1,主机B收到后确认seq值与ack=1则连接建立成功。

完成三次握手,主机A与主机B开始传送数据。

在TCP/IP协议中,TCP协议提供可靠的连接服务,采用三次握手建立一个连接。  第一次握手:建立连接时,客户端发送syn包(syn=j)到服务器,并进入SYN_SEND状态,等待服务器确认;  第二次握手:服务器收到syn包,必须确认客户的SYN(ack=j+1),同时自己也发送一个SYN包(syn=k),即SYN+ACK包,此时服务器进入SYN_RECV状态;

第三次握手:客户端收到服务器的SYN+ACK包,向服务器发送确认包ACK(ack=k+1),此包发送完毕,客户端和服务器进入ESTABLISHED状态,完成三次握手。完成三次握手,客户端与服务器开始传送数据.

发布者

小挨踢

一名89年出生的女网络工程师的博客,20180319小挨踢的博客来啦!

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