【计算机网络】描述TCP建立连接与断开的过程

一、TCP连接的建立与断开

1、建立连接——三次握手

1、A的TCP向B发出连接请求报文段

其首部中的同步位SYN = 1,并选择序号seq = x,表明传送数据时的第一个数据字节的序号是 x

2、B的TCP收到连接请求报文段后,如同意,则发回确认。

B 在确认报文段中应使SYN = 1,使ACK = 1, 其确认号ack = x + 1,自己选择的序号seq = y

3、A收到此报文段后向B给出确认,其ACK = 1,确认号ack = y + 1。  

A 的 TCP 通知上层应用进程,连接已经建立。

2、断开连接——四次挥手

数据传输结束后,通信的双方都可释放连接。现在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

1、A 连接释放报文段首部的FIN = 1,其序号seq = u,等待B的确认。

2、B发出确认ACK = 1,确认号 ack = u + 1,而这个报文段自己的序号 seq = v。TCP 服务器进程通知高层应用进程。

从A到B这个方向的连接就释放了,TCP 连接处于半关闭状态。B若发送数据,A仍要接收。

3、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 ACK = 1。

此时报文首部FIN = 1,报文序列号seq = w,确认号 ack = u + 1。

4、A 收到连接释放报文段后,必须发出确认。确认报文段中 ACK = 1,确认号 ack = w + 1,    自己的序号 seq = u + 1。


二、TCP建立连接过程为何是3次握手,不是2次,4次?

1、选择3次原因

①防止重复历史连接的初始化,从而浪费网络资源

网络拥塞、延迟情况下,旧的连接请求(SYN报文)可能会比新的连接请求更晚到达服务器。

3次握手过程中,服务器发送SYN-ACK后,需要等待客户端ACK确认连接有效性

避免了旧连接的初始化

②同步双方初始序列号

TCP序列号,可以确保数据的顺序与完整性;3次握手过程中,双方可以确认初始序列号,从而确保数据传输的正确性

③确保双方具有发送、接受数据能力

2、非2次原因

①无法避免历史连接的初始化、浪费网络资源

如果采用两次握手,服务器可能会错误地响应旧的连接请求,导致资源浪费和混乱

·或者由于旧连接请求滞留网络,服务器端开辟网络资源持续等待,到达时已经失效,浪费资源;

·或者服务器依旧响应建立连接后,开辟网络资源等待旧连接发送数据;但由于旧连接请求已经超时失效,客户端已发出新连接请求;服务端开辟的网络资源浪费

②只能保证连接单向畅通

客户端发出的连接,服务器确认收到后;

服务器返回的应答,客户端无法确认是否成功收到。

此部分解释可参考博文中描述,写得很好:

《对线面试官》| 高频计算机网络面试题_计算机网络 高频面试题-CSDN博客

3、非4次原因

①增加通信开销与延迟

连接建立过程中传输的数据量增加,且由于操作增加,建立连接时间增加。

②降低连接建立效率


三、TCP断开连接过程为何是4次挥手,不是3次,5次

1、选择4次原因

①全双工特性

数据可以在两个方向同时传输,故关闭连接时,每个方向上都需要发送一次FIN和对应的ACK,共4次

②确保数据完整传输

每次挥手均有对上次动作确认ACK,确保数据的可靠传输直到连接断开

③进入客户端TIME_WAIT状态

·保证客户端A 发送的最后一个 ACK 报文段能够到达服务器B

·处理延迟的数据包,防止 “已失效的连接请求报文段”出现在本连接中。

客户端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,都从网络中消失。

这样就可以使下一个新的连接中不会出现这种旧的连接请求报文段。

2、非3次原因

①无法确保双方均准备关闭连接

②无法处理延迟到达的数据包

客户端发送FIN后直接关闭连接,服务器仍然需要继续发送的数据无法传输

3、非5次原因

参考建立连接过程不选择4次握手原因:增加不必要开销与延迟


欢迎补充,互相学习🤝

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