Linux TCP协议——三次握手,四次挥手

一、TCP协议介绍

TCP协议是可靠的、面向连接的、基于字节流的传输层通信协议。

TCP的头部结构:

在这里插入图片描述

源/目的端口号: 表示数据是从哪个进程来, 到哪个进程去;(tcp是传输层的协议,端与端之间的数据传输,在TCP和UDP协议当中不会体现出IP)

32位序号:一次TCP通信(从TCP连接建立到断开)过程中某一个传输方向上的字节流的每个字节的编号。

32位确认号:对另一方发送来的TCP报文段的响应,即告知发送端期待发送的下一条序号。其值是收到的TCP报文段的序号值加1。

4位TCP报头长度:表示该TCP头部有多少个32位bit(有多少个4字节); 所以TCP头部最大长度是15 * 4 = 60

16位窗口大小:告诉发送方字节的接收能力

6位标志位:

在这里插入图片描述

16位校验和: 发送端填充, CRC校验. 接收端校验不通过, 则认为数据有问题. 此处的检验和不光包含TCP首部, 也包含TCP数据部分,简单来说就是检验TCP数据是否在传输过程中失真。

16位紧急指针: 标识哪部分数据是紧急数据。

二、三次握手

面向连接指TCP连接的本质是在建立三次握手时期,通信双方会协商很多连接当中的数据。对于TCP而言,如果通信双方不建立连接则不能进行通信。

在listen()方法中第二个参数就是指定已完成三次握手队列的长度。

TCP在建立连接的时候,客户端就会先给服务器端发送一个TCP报文段,然后服务器端再给客户端恢复一个TCP报文段,最后客户端再给服务器端回复,一共三次。

三次握手的具体过程是:

第一次握手:当客户端执行connet()这行代码的时候开始进行三次握手,此时客户端就会在传输层给服务端发送一个SYN报文,SYN报文中有一个序号,这个序号就是自己的序号(32位序号),假设这个序号为i。

第二次握手:服务器收到之后会给客户端一个回复,回复的是SYN报文,此报文中也有一个自己的序号,假设这个序号为j,还有ACK报文,是一个确认号,这个确认号就是对刚刚客户端发来的序号进行确认,由于客户端发来的序号值为i,则这个确认号就为i+1,服务器向客户端回复的时候序号和确认号可以写到一个报文中。

第三次握手:客户端收到服务器端的回复之后,再给客户端发送一个报文ACK进行确认,对刚刚服务器返回回来的序号进行确认,由于服务器回复到客户端的序号为j,所以确认的序号应该为j+1。

具体过程如下图所示:

在这里插入图片描述

注意:三次握手发生在建立连接的时候,connect开始执行发起连接三次握手开始,connect返回成功三次握手结束。但是连接发送的syn,syn+ack,ack用户都没有直接参与,换句话说,在发送这些数据包的时候,用户并没有给传输层的TCP协议提交任何数据。这里的syn,syn+ack,ack全部都是TCP协议报头的内容。

三、四次挥手

在客户端与服务器通信完毕过后,谁先调用close,开始进行四次挥手。一般来说,主动断开方都是客户端。

以断供开方为客户端为例:

第一次挥手:当客户端执行到close这行代码的时候就意味着要断开和客户端的连接了,此时开始进行四次挥手,客户端给服务器端发送一个FIN报文,假如它的序号值为n。

第二次挥手:服务器端接收到了客户端的FIN报文,马上给客户端发送一个确认信息,即ACK报文,确认号为n+1,确认已经收到客户端要断开的信息。

第三次挥手:服务器端给客户端发送了确认信息之后,也执行close,表示服务器端也要断开了,此时服务器端给客户端发送一个FIN报文,假如它的序号值为m。

第四次挥手:客户端接收到了服务器端的FIN报文,马上给服务器端发送一个确认信息,即ACK报文,确认号为m+1,确认已经收到服务器端要断开的信息。

具体过程如下图所示:

在这里插入图片描述

注意:四次挥手断开连接时发送的FIN,ACK用户都没有直接参与,是底层协议自己完成的,在代码层面只需要close。

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