TCP三次握手和四次挥手的解释
基础知识
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(synchronous建立联机)FIN表示关闭连接(finish结束) ACK表示响应(acknowledgement 确认) PSH表示DATA数据传输 (push传送)RST表示连接重置(reset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。
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:
客户端 A 发送 SYN 包(SYN=j)到服务器 B,并进入SYN_SEND 状态,等待服务器 B 确认。
服务器 B 收到 SYN 包,必须确认客户 A 的 SYN(ACK=j+1),同时自己也发送一个 SYN 包(SYN=k),即 ACK+SYN 包,此时服务器 B 进入SYN_RECV 状态。
客户端 A 收到服务器 B 的 SYN+ACK 包,向服务器 B 发送确认包 ACK(ACK=k+1)。此包发送完毕,客户端 A 和服务器 B 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。
TCP四次挥手
由于 TCP 连接是全双工的,因此每个方向都必须单独进行关闭。
这个原则是当一方完成它的数据发送任务后就能发送一个 FIN 来终止这个方向的连接。
收到一个 FIN 只意味着这一方向上没有数据流动,一个 TCP 连接在收到一个 FIN 后仍能发送数据。
首先进行关闭的一方将执行主动关闭,而另一方执行被动关闭。
TCP采用四次挥手关闭连接如图所示。
客户端 A 发送一个 FIN,用来关闭客户 A 到服务器 B 的数据传送。
服务器 B 收到这个 FIN,它发回一个 ACK,确认序号为收到的序号加1。和 SYN 一样,一个 FIN 将占用一个序号。
服务器 B 关闭与客户端 A 的连接,发送一个 FIN 给客户端 A。
客户端 A 发回 ACK 报文确认,并将确认序号设置为收到序号加1。
在linux中进行socket编程过程
CLOSED: 这个没什么好说的了,表示初始状态。LISTEN: 这个也是非常容易理解的一个状态,表示服务器端的某个SOCKET处于监听状态,可以接受连接了。SYN_RCVD: 这个状态表示接受到了SYN报文,在正常情况下,这个状态是服务器端的SOCKET在建立TCP连接时的三次握手会话过程中的一个中间状态,很短暂,基本 上用netstat你是很难看到这种状态的,除非你特意写了一个客户端测试程序,故意将三次TCP握手过程中最后一个ACK报文不予发送。因此这种状态 时,当收到客户端的ACK报文后,它会进入到ESTABLISHED状态。SYN_SENT: 这个状态与SYN_RCVD遥想呼应,当客户端SOCKET执行CONNECT连接时,它首先发送SYN报文,因此也随即它会进入到了SYN_SENT状 态,并等待服务端的发送三次握手中的第2个报文。SYN_SENT状态表示客户端已发送SYN报文。ESTABLISHED: 这个容易理解了,表示连接已经建立了。FIN_WAIT_1(重要): 这个状态要好好解释一下,其实FIN_WAIT_1和FIN_WAIT_2状态的真正含义都是表示等待对方的FIN报文。而这两种状态的区别 是:FIN_WAIT_1状态实际上是当SOCKET在ESTABLISHED状态时,它想主动关闭连接,向对方发送了FIN报文,此时该SOCKET即 进入到FIN_WAIT_1状态。而当对方回应ACK报文后,则进入到FIN_WAIT_2状态,当然在实际的正常情况下,无论对方何种情况下,都应该马 上回应ACK报文,所以FIN_WAIT_1状态一般是比较难见到的,而FIN_WAIT_2状态还有时常常可以用netstat看到。 FIN_WAIT_2(重要): 上面已经详细解释了这种状态,实际上FIN_WAIT_2状态下的SOCKET,表示半连接,也即有一方要求close连接,但另外还告诉对方,我暂时还有点数据需要传送给你,稍后再关闭连接。 TIME_WAIT(重要、共详细的请看下图的2MSL): 表示收到了对方的FIN报文,并发送出了ACK报文,就等2MSL后即可回到CLOSED可用状态了。如果FIN_WAIT_1状态下,收到了对方同时带 FIN标志和ACK标志的报文时,可以直接进入到TIME_WAIT状态,而无须经过FIN_WAIT_2状态。 CLOSING: 这种状态比较特殊,实际情况中应该是很少见,属于一种比较罕见的例外状态。正常情况下,当你发送FIN报文后,按理来说是应该先收到(或同时收到)对方的 ACK报文,再收到对方的FIN报文。但是CLOSING状态表示你发送FIN报文后,并没有收到对方的ACK报文,反而却也收到了对方的FIN报文。什 么情况下会出现此种情况呢?其实细想一下,也不难得出结论:那就是如果双方几乎在同时close一个SOCKET的话,那么就出现了双方同时发送FIN报 文的情况,也即会出现CLOSING状态,表示双方都正在关闭SOCKET连接。 CLOSE_WAIT: 这种状态的含义其实是表示在等待关闭。怎么理解呢?当对方close一个SOCKET后发送FIN报文给自己,你系统毫无疑问地会回应一个ACK报文给对 方,此时则进入到CLOSE_WAIT状态。接下来呢,实际上你真正需要考虑的事情是察看你是否还有数据发送给对方,如果没有的话,那么你也就可以 close这个SOCKET,发送FIN报文给对方,也即关闭连接。所以你在CLOSE_WAIT状态下,需要完成的事情是等待你去关闭连接。 LAST_ACK: 这个状态还是比较容易好理解的,它是被动关闭一方在发送FIN报文后,最后等待对方的ACK报文。当收到ACK报文后,也即可以进入到CLOSED可用状态了。
参考链接:
https://blog.csdn.net/phunxm/article/details/5085792
https://blog.csdn.net/lqglqglqg/article/details/48714611
https://blog.csdn.net/fadefaraway/article/details/54633278 网络——TCP状态转换图、滑动窗口、半连接状态、2MSL
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