在TCP的四次分手当中,被动关闭方是如何知道数据已经tcp接收窗口完了?

网络编程(4)
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Tcp建立连接和断开连接,在很多面试中都会问到这个问题,虽然很多人都知道,tcp有3次握手和4次握手,但是要面试者详细的叙述下tcp的连接与断开,就有点问题了。。。。
TCP(Transmission Control Protocol) 传输控制协议
三次握手:
&&&&& 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.
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。
(1)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。
(2)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。
(3)服务器B关闭与客户端A的连接,发送一个FIN给客户端A。
(4)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。
状态详解:
&&&&&& CLOSED:表示初始状态。
&&&&&& LISTEN:表示服务器端的某个SOCKET处于监听状态,可以接受连接。  &&&
&&&&&& 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相呼应,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:表示连接已经建立
&&&& FIN_WAIT_1: 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: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: 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。
具体图解见资源
&三次握手的原因:保证连接是双工的,可靠更多的是通过重传机制来保证的。
二次握手不行的原因:以防资源浪费。
四次分手的原因:全双工
TIME_WAIT状态存在的理由
1)可靠地实现TCP全双工连接的终止
&&& 在进行关闭连接四路握手协议时,最后的ACK是由主动关闭端发出的,如果这个最终的ACK丢失,服务器将重发最终的FIN,因此客户端必须维护状态信息允 许它重发最终的ACK。如果不维持这个状态信息,那么客户端将响应RST分节,服务器将此分节解释成一个错误(在java中会抛出connection reset的SocketException)。因而,要实现TCP全双工连接的正常终止,必须处理终止序列四个分节中任何一个分节的丢失情况,主动关闭 的客户端必须维持状态信息进入TIME_WAIT状态。
2)允许老的重复分节在网络中消逝&
&&& TCP分节可能由于路由器异常而“迷途”,在迷途期间,TCP发送端可能因确认超时而重发这个分节,迷途的分节在路由器修复后也会被送到最终目的地,这个 原来的迷途分节就称为lost duplicate。在关闭一个TCP连接后,马上又重新建立起一个相同的IP地址和端口之间的TCP连接,后一个连接被称为前一个连接的化身 (incarnation),那么有可能出现这种情况,前一个连接的迷途重复分组在前一个连接终止后出现,从而被误解成从属于新的化身。为了避免这个情 况,TCP不允许处于TIME_WAIT状态的连接启动一个新的化身,因为TIME_WAIT状态持续2MSL,就可以保证当成功建立一个TCP连接的时
候,来自连接先前化身的重复分组已经在网络中消逝。
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(1)(1)(8)(3)(5)(1)(4)(6)(6)(1)(2)(4)(15)(7)(2)Winsock 在TCP中如何判断数据已经接收完成。_百度知道
Winsock 在TCP中如何判断数据已经接收完成。
对方发送一个很大的数据,我如何判断我已经接收完。
提问者采纳
tcp是面向连接的协议,不同udp,udp是无连接的,也就是说tcp可以保证发送的数据都已经正确接受,否则会要求发送端重发,当然供穿垛费艹渡讹杀番辑这是对每个数据报文而言的,至于大量的数据必然被分为若干个数据报文,这恐怕需要上层协议来保证全部数据发送,也就是依靠应用曾来保证,可以通过文件函数EOF()判断。
提问者评价
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出门在外也不愁TCP协议非常重要,这里把它的连接和释放整理一下。
首先是三次握手:
客户端发起,像服务器发送的报文SYN=1,ACK=0,然后选择了一个初始序号:seq=x。
SYN是干什么用的?
在链接的时候创建一个同步序号,当SYN=1同时ACK=0的时候,表明这是一个连接请求的报文段。如果对方有意链接,返回的报文里面SYN=1,ACK=1,。从这个意义上来说,SYN=1的时候,就表明这是一个‘请求’或者‘接受请求’的报文。
SYN=1的报文段不能携带数据。但是要消耗掉一个序号,
ACK是干什么用的?
仅当ACK=1的时候,确认字号(期望收到对方下一个报文段的第一个数据字节的编号)才有效。因此,TCP规定,当链接建立之后,所有往来的报文里面的ACK都应该是1(事实上,也只有客户端发起的链接请求报文的ACK没有置1)。
现在的状态:客户端进入SYN-SEND状态;
服务器接收到了SYN=1,ACK=0的请求报文之后,返回一个SYN=1,ACK=1的确认报文。
同时,确认号ack=x+1,同时也为自己选择一个初始序号seq=y
现在的状态:服务器进入SYN-REVD状态;
客户端接收到了服务器的返回信息之后,还要给服务器返回最后一条确认,ACK=1,确认号ack=y+1;
现在的状态:客户端进入ESTABLISHED状态。
下面说一下为什么两次握手不行,非得三次:
首先说明一种正常的情况,就是客户端发送了一条请求链接的报文,但是由于网络原因丢失了,所以,不可能接收到服务器端的确认。这个时候,客户端就就只有再一次发送原来的请求报文,这次服务器收到之后返回确认,客户端再确认一次,链接确立。
然后考虑一种不正常的情况,客户端发了两次请求链接的报文,第二条被服务器捕捉到,返回数据,完成了两次握手。数据传送完成之后,链接关闭。但是这时候,第一条拥塞的请求报文现在到达了服务器端,服务器还以为客户端要又一次建立连接,于是发送确认,然后把自己敞开,等着客户端发送过来数据。于是,很多的网络资源就是这样浪费掉了。
要是实行三次握手,服务器收到了一条过期的请求报文,返回确认信息,客户端接收到了服务器的信息之后感到莫名其妙,心想:我他妈又没要链接,你返回这个是不是疯了。于是不置一词。服务器过一段时间还没有收到第三次握手的数据,知道客户端并没有要求建立链接的请求,含泪离开。
然后是四次分手:
现在双方的状态都是ESTABLISHED状态。
客户端发起请求,请求断开链接。FIN=1,seq=u。u是之前传送过来的最后一个字节的序号+1。
FIN:用来释放一个链接,当FIN=1的时候,表明此报文的发送方已经完成了数据的发送,没有新的数据要传送,并要求释放链接。
客户端进入FIN-WAIT-1状态,等着服务器返回确认;
服务器收到客户端的请求断开链接的报文之后,返回确认信息。ACK=1,seq=v,ack=u+1。
服务器进入CLOSE-WAIT状态。
这个时候,客户端不能给服务器发送信息报文,只能接收。但是服务器要是还有信息要传给服务器,仍然能传送。
当服务器也没有了可以传的信息之后,给客户端发送请求结束的报文。FIN=1,ACK=1,
ack=u+1,seq=w。
这个时候的状态:服务器进入LAST-ACK状态。
客户端接收到FIN=1的报文之后,返回确认报文,ACK=1,seq=u+1,ack=w+1。
发送完毕之后,客户端进入等待状态,等待两个时间周期。关闭。
为什么最后还要等待两个时间周期呢?
客户端的最后一个ACK报文在传输的时候丢失,服务器并没有接收到这个报文。这个候。
服务器就会超时重传这个FIN消息,然后客户端就会重新返回最后一个ACK报文,等待两个时间周期,完成关闭。如果不等待这两个时间周期,服务器重传的那条消息就不会收到。服务器就因为接收不到客户端的信息而无法正常关闭。
预防上一次在三次握手中提到的失效的报文干扰。两个时间周期过去之后,所有的报文都会在网络中消失,保证下一次重新连接的时候有乱七八糟的报文影响。1672人阅读
c/c++编程日记(38)
linux网络编程(17)
LISTEN:侦听来自远方的TCP端口的连接请求
SYN-SENT:再发送连接请求后等待匹配的连接请求
SYN-RECEIVED:再收到和发送一个连接请求后等待对方对连接请求的确认
ESTABLISHED:代表一个打开的连接
FIN-WAIT-1:等待远程TCP连接中断请求,或先前的连接中断请求的确认
FIN-WAIT-2:从远程TCP等待连接中断请求
CLOSE-WAIT:等待从本地用户发来的连接中断请求
CLOSING:等待远程TCP对连接中断的确认
LAST-ACK:等待原来的发向远程TCP的连接中断请求的确认
TIME-WAIT:等待足够的时间以确保远程TCP接收到连接中断请求的确认
CLOSED:没有任何连接状态
TCP是一个面向连接的协议,所以在连接双方发送数据之前,都需要首先建立一条连接。这和前面讲到的协议完全不同。前面讲的所有协议都只是发送数据而已,大多数都不关心发送的数据是不是送到,UDP尤其明显,从编程的角度来说,UDP编程也要简单的多----UDP都不用考虑数据分片。
书中用telnet登陆退出来解释TCP协议连接的建立和中止的过程,可以看到,TCP连接的建立可以简单的称为三次握手,而连接的中止则可以叫做四次握手。
1.连接的建立
在建立连接的时候,客户端首先向服务器申请打开某一个端口(用SYN段等于1的TCP报文),然后服务器端发回一个ACK报文通知客户端请求报文收到,客户端收到确认报文以后再次发出确认报文确认刚才服务器端发出的确认报文(绕口么),至此,连接的建立完成。这就叫做三次握手。如果打算让双方都做好准备的话,一定要发送三次报文,而且只需要三次报文就可以了。
可以想见,如果再加上TCP的超时重传机制,那么TCP就完全可以保证一个数据包被送到目的地。
2.结束连接
TCP有一个特别的概念叫做half-close,这个概念是说,TCP的连接是全双工(可以同时发送和接收)连接,因此在关闭连接的时候,必须关闭传和送两个方向上的连接。客户机给服务器一个FIN为1的TCP报文,然后服务器返回给客户端一个确认ACK报文,并且发送一个FIN报文,当客户机回复ACK报文后(四次握手),连接就结束了。
3.最大报文长度
在建立连接的时候,通信的双方要互相确认对方的最大报文长度(MSS),以便通信。一般这个SYN长度是MTU减去固定IP首部和TCP首部长度。对于一个以太网,一般可以达到1460字节。当然如果对于非本地的IP,这个MSS可能就只有536字节,而且,如果中间的传输网络的MSS更佳的小的话,这个值还会变得更小。
4.TCP的状态迁移图
书P182页给出了TCP的状态图,这是一个看起来比较复杂的状态迁移图,因为它包含了两个部分---服务器的状态迁移和客户端的状态迁移,如果从某一个角度出发来看这个图,就会清晰许多,这里面的服务器和客户端都不是绝对的,发送数据的就是客户端,接受数据的就是服务器。
4.1.客户端应用程序的状态迁移图
客户端的状态可以用如下的流程来表示:
CLOSED-&SYN_SENT-&ESTABLISHED-&FIN_WAIT_1-&FIN_WAIT_2-&TIME_WAIT-&CLOSED
以上流程是在程序正常的情况下应该有的流程,从书中的图中可以看到,在建立连接时,当客户端收到SYN报文的ACK以后,客户端就打开了数据交互地连接。而结束连接则通常是客户端主动结束的,客户端结束应用程序以后,需要经历FIN_WAIT_1,FIN_WAIT_2等状态,这些状态的迁移就是前面提到的结束连接的四次握手。
4.2.服务器的状态迁移图
服务器的状态可以用如下的流程来表示:
CLOSED-&LISTEN-&SYN收到-&ESTABLISHED-&CLOSE_WAIT-&LAST_ACK-&CLOSED
在建立连接的时候,服务器端是在第三次握手之后才进入数据交互状态,而关闭连接则是在关闭连接的第二次握手以后(注意不是第四次)。而关闭以后还要等待客户端给出最后的ACK包才能进入初始的状态。
4.3.其他状态迁移
书中的图还有一些其他的状态迁移,这些状态迁移针对服务器和客户端两方面的总结如下
LISTEN-&SYN_SENT,对于这个解释就很简单了,服务器有时候也要打开连接的嘛。
SYN_SENT-&SYN收到,服务器和客户端在SYN_SENT状态下如果收到SYN数据报,则都需要发送SYN的ACK数据报并把自己的状态调整到SYN收到状态,准备进入ESTABLISHED
SYN_SENT-&CLOSED,在发送超时的情况下,会返回到CLOSED状态。 SYN_收到-&LISTEN,如果受到RST包,会返回到LISTEN状态。 SYN_收到-&FIN_WAIT_1,这个迁移是说,可以不用到ESTABLISHED状态,而可以直接跳转到FIN_WAIT_1状态并等待关闭。
4.4.2MSL等待状态
书中给的图里面,有一个TIME_WAIT等待状态,这个状态又叫做2MSL状态,说的是在TIME_WAIT2发送了最后一个ACK数据报以后,要进入TIME_WAIT状态,这个状态是防止最后一次握手的数据报没有传送到对方那里而准备的(注意这不是四次握手,这是第四次握手的保险状态)。这个状态在很大程度上保证了双方都可以正常结束,但是,问题也来了。
由于插口的2MSL状态(插口是IP和端口对的意思,socket),使得应用程序在2MSL时间内是无法再次使用同一个插口的,对于客户程序还好一些,但是对于服务程序,例如httpd,它总是要使用同一个端口来进行服务,而在2MSL时间内,启动httpd就会出现错误(插口被使用)。为了避免这个错误,服务器给出了一个平静时间的概念,这是说在2MSL时间内,虽然可以重新启动服务器,但是这个服务器还是要平静的等待2MSL时间的过去才能进行下一次连接。
4.5.FIN_WAIT_2状态
这就是著名的半关闭的状态了,这是在关闭连接时,客户端和服务器两次握手之后的状态。在这个状态下,应用程序还有接受数据的能力,但是已经无法发送数据,但是也有一种可能是,客户端一直处于FIN_WAIT_2状态,而服务器则一直处于WAIT_CLOSE状态,而直到应用层来决定关闭这个状态。
5.RST,同时打开和同时关闭
RST是另一种关闭连接的方式,应用程序应该可以判断RST包的真实性,即是否为异常中止。而同时打开和同时关闭则是两种特殊的TCP状态,发生的概率很小。
6.TCP服务器设计
前面曾经讲述过UDP的服务器设计,可以发现UDP的服务器完全不需要所谓的并发机制,它只要建立一个数据输入队列就可以。但是TCP不同,TCP服务器对于每一个连接都需要建立一个独立的进程(或者是轻量级的,线程),来保证对话的独立性。所以TCP服务器是并发的。而且TCP还需要配备一个呼入连接请求队列(UDP服务器也同样不需要),来为每一个连接请求建立对话进程,这也就是为什么各种TCP服务器都有一个最大连接数的原因。而根据源主机的IP和端口号码,服务器可以很轻松的区别出不同的会话,来进行数据的分发。
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(4)(4)(2)(1)(1)(6)(1)(6)(3)(1)(2)(11)(5)(3)简析TCP的三次握手与四次分手转载
TCP是什么?
具体的关于TCP是什么,我不打算详细的说了;当你看到这篇文章时,我想你也知道TCP的概念了,想要更深入的了解TCP的工作,我们就继续。它只是一个超级麻烦的协议,而它又是互联网的基础,也是每个程序员必备的基本功。首先来看看OSI的七层模型:
我们需要知道TCP工作在网络OSI的七层模型中的第四层——Transport层,IP在第三层——Network层,ARP在第二层——Data Link层;在第二层上的数据,我们把它叫Frame,在第三层上的数据叫Packet,第四层的数据叫Segment。 同时,我们需要简单的知道,数据从应用层发下来,会在每一层都会加上头部信息,进行封装,然后再发送到数据接收端。这个基本的流程你需要知道,就是每个数据都会经过数据的封装和解封装的过程。 在OSI七层模型中,每一层的作用和对应的协议如下:
TCP是一个协议,那这个协议是如何定义的,它的数据格式是什么样子的呢?要进行更深层次的剖析,就需要了解,甚至是熟记TCP协议中每个字段的含义。哦,来吧。
上面就是TCP协议头部的格式,由于它太重要了,是理解其它内容的基础,下面就将每个字段的信息都详细的说明一下。
1)Source Port和Destination Port:分别占用16位,表示源端口号和目的端口号;用于区别主机中的不同进程,而IP地址是用来区分不同的主机的,源端口号和目的端口号配合上IP首部中的源IP地址和目的IP地址就能唯一的确定一个TCP连接;
2)Sequence Number:用来标识从TCP发端向TCP收端发送的数据字节流,它表示在这个报文段中的的第一个数据字节在数据流中的序号;主要用来解决网络报乱序的问题;
3)Acknowledgment Number:32位确认序列号包含发送确认的一端所期望收到的下一个序号,因此,确认序号应当是上次已成功收到数据字节序号加1。不过,只有当标志位中的ACK标志(下面介绍)为1时该确认序列号的字段才有效。主要用来解决不丢包的问题;
4)Offset:给出首部中32 bit字的数目,需要这个值是因为任选字段的长度是可变的。这个字段占4bit(最多能表示15个32bit的的字,即4*15=60个字节的首部长度),因此TCP最多有60字节的首部。然而,没有任选字段,正常的长度是20字节;
5)TCP Flags: TCP首部中有6个标志比特,它们中的多个可同时被设置为1,主要是用于操控TCP的状态机的,依次为URG,ACK,PSH,RST,SYN,FIN。每个标志位的意思如下:
5.1 URG:此标志表示TCP包的紧急指针域(后面马上就要说到)有效,
用来保证TCP连接不被中断,并且督促中间层设备要尽快处理这些数据;
5.2 ACK:此标志表示应答域有效,就是说前面所说的TCP应答号将会包含在TCP数据包中;
有两个取值:0和1,为1的时候表示应答域有效,反之为0;
5.3 PSH:这个标志位表示Push操作。所谓Push操作就是指在数据包到达接收端以后,
立即传送给应用程序,而不是在缓冲区中排队;
5.4 RST:这个标志表示连接复位请求。用来复位那些产生错误的连接,
也被用来拒绝错误和非法的数据包;
5.5 SYN:表示同步序号,用来建立连接。SYN标志位和ACK标志位搭配使用,
当连接请求的时候,SYN=1,ACK=0;连接被响应的时候,SYN=1,ACK=1;
这个标志的数据包经常被用来进行端口扫描。扫描者发送一个只有SYN的数据包,
如果对方主机响应了一个数据包回来 ,就表明这台主机存在这个端口;
但是由于这种扫描方式只是进行TCP三次握手的第一次握手,
因此这种扫描的成功表示被扫描的机器不很安全,一台安全的主机将会强制要求
一个连接严格的进行TCP的三次握手;
5.6 FIN: 表示发送端已经达到数据末尾,也就是说双方的数据传送完成,
没有数据可以传送了,发送FIN标志位的TCP数据包后,连接将被断开。
这个标志的数据包也经常被用于进行端口扫描。
6)Window:窗口大小,也就是有名的滑动窗口,用来进行流量控制;这是一个复杂的问题,这篇博文中并不会进行总结的;
好了,基本知识都已经准备好了,开始下一段的征程吧。
三次握手又是什么?
TCP是面向连接的,无论哪一方向另一方发送数据之前,都必须先在双方之间建立一条连接。在TCP/IP协议中,TCP协议提供可靠的连接服务,连接是通过三次握手进行初始化的。三次握手的目的是同步连接双方的序列号和确认号并交换 TCP窗口大小信息。这就是面试中经常会被问到的TCP三次握手。只是了解TCP三次握手的概念,对你获得一份工作是没有任何帮助的,你需要去了解TCP三次握手中的一些细节。先来看图说话。
多么清晰的一张图,当然了,也不是我画的,我也只是引用过来说明问题了。
第一次握手:建立连接。客户端发送连接请求报文段,将SYN位置为1,Sequence Number为x;然后,客户端进入SYN_SEND状态,等待服务器的确认;
第二次握手:服务器收到SYN报文段。服务器收到客户端的SYN报文段,需要对这个SYN报文段进行确认,设置Acknowledgment Number为x+1(Sequence Number+1);同时,自己自己还要发送SYN请求信息,将SYN位置为1,Sequence Number为y;服务器端将上述所有信息放到一个报文段(即SYN+ACK报文段)中,一并发送给客户端,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报文段。然后将Acknowledgment Number设置为y+1,向服务器发送ACK报文段,这个报文段发送完毕以后,客户端和服务器端都进入ESTABLISHED状态,完成TCP三次握手。
完成了三次握手,客户端和服务器端就可以开始传送数据。以上就是TCP三次握手的总体介绍。
那四次挥手呢?
当客户端和服务器通过三次握手建立了TCP连接以后,当数据传送完毕,肯定是要断开TCP连接的啊。那对于TCP的断开连接,这里就有了神秘的“四次分手”。
第一次分手:主机1(可以使客户端,也可以是服务器端),设置Sequence Number和Acknowledgment Number,向主机2发送一个FIN报文段;此时,主机1进入FIN_WAIT_1状态;这表示主机1没有数据要发送给主机2了;
第二次分手:主机2收到了主机1发送的FIN报文段,向主机1回一个ACK报文段,Acknowledgment Number为Sequence Number加1;主机1进入FIN_WAIT_2状态;主机2告诉主机1,我也没有数据要发送了,可以进行关闭连接了;
第三次分手:主机2向主机1发送FIN报文段,请求关闭连接,同时主机2进入CLOSE_WAIT状态;
第四次分手:主机1收到主机2发送的FIN报文段,向主机2发送ACK报文段,然后主机1进入TIME_WAIT状态;主机2收到主机1的ACK报文段以后,就关闭连接;此时,主机1等待2MSL后依然没有收到,则证明Server端已正常关闭,那好,主机1也可以关闭连接了。
至此,TCP的四次分手就这么愉快的完成了。当你看到这里,你的脑子里会有很多的疑问,很多的不懂,感觉很凌乱;没事,我们继续总结。
为什么要三次握手
既然总结了TCP的三次握手,那为什么非要三次呢?怎么觉得两次就可以完成了。那TCP为什么非要进行三次连接呢?在谢希仁的《计算机网络》中是这样说的:
为了防止已失效的连接请求报文段突然又传送到了服务端,因而产生错误。
在书中同时举了一个例子,如下:
“已失效的连接请求报文段”的产生在这样一种情况下:client发出的第一个连接请求报文段并没有丢失,而是在某个网络结点长时间的滞留了,以致延误到连接释放以后的某个时间才到达server。本来这是一个早已失效的报文段。但server收到此失效的连接请求报文段后,就误认为是client再次发出的一个新的连接请求。于是就向client发出确认报文段,同意建立连接。假设不采用“三次握手”,那么只要server发出确认,新的连接就建立了。由于现在client并没有发出建立连接的请求,因此不会理睬server的确认,也不会向server发送数据。但server却以为新的运输连接已经建立,并一直等待client发来数据。这样,server的很多资源就白白浪费掉了。采用“三次握手”的办法可以防止上述现象发生。例如刚才那种情况,client不会向server的确认发出确认。server由于收不到确认,就知道client并没有要求建立连接。”
这就很明白了,防止了服务器端的一直等待而浪费资源。
为什么要四次挥手
那四次分手又是为何呢?TCP协议是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的运输层通信协议。TCP是全双工模式,这就意味着,当主机1发出FIN报文段时,只是表示主机1已经没有数据要发送了,主机1告诉主机2,它的数据已经全部发送完毕了;但是,这个时候主机1还是可以接受来自主机2的数据;当主机2返回ACK报文段时,表示它已经知道主机1没有数据发送了,但是主机2还是可以发送数据到主机1的;当主机2也发送了FIN报文段时,这个时候就表示主机2也没有数据要发送了,就会告诉主机1,我也没有数据要发送了,之后彼此就会愉快的中断这次TCP连接。如果要正确的理解四次分手的原理,就需要了解四次分手过程中的状态变化。
FIN_WAIT_1: 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。(主动方)
FIN_WAIT_2: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(ACK信息),稍后再关闭连接。(主动方)
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。(被动方)
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。(被动方)
TIME_WAIT: 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_WAIT1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。(主动方)
CLOSED: 表示连接中断。
TCP状态转换图:
1.CLOSED:起始点,在超时或者连接关闭时候进入此状态。
2.LISTEN:svr端在等待连接过来时候的状态,svr端为此要调用socket, bind,listen函数,就能进入此状态。此称为应用程序被动打开(等待客户端来连接)。
3.SYN_SENT:客户端发起连接,发送SYN给服务器端。如果服务器端不能连接,则直接进入CLOSED状态。
4.SYN_RCVD:跟3对应,服务器端接受客户端的SYN请求,服务器端由LISTEN状态进入SYN_RCVD状态。同时服务器端要回应一个ACK,同时发送一个SYN给客户端;另外一种情况,客户端在发起SYN的同时接收到服务器端得SYN请求,客户端就会由SYN_SENT到SYN_RCVD状态。
5.ESTABLISHED:服务器端和客户端在完成3次握手进入状态,说明已经可以开始传输数据了。
以上是建立连接时服务器端和客户端产生的状态转移说明。相对来说比较简单明了,如果你对三次握手比较熟悉,建立连接时的状态转移还是很容易理解。
接下来服务器端和客户端就进行数据传输。。。。,当然,里面也大有学问,就此打住,稍后再表。
下面,我们来看看连接关闭时候的状态转移说明,关闭需要进行4次双方的交互,还包括要处理一些善后工作(TIME_WAIT状态),注意,这里主动关闭的一方或被动关闭的一方不是指特指服务器端或者客户端,是相对于谁先发起关闭请求来说的:
6.FIN_WAIT_1:主动关闭的一方,由状态5进入此状态。具体的动作时发送FIN给对方。
7.FIN_WAIT_2:主动关闭的一方,接收到对方的FIN ACK,进入此状态。由此不能再接收对方的数据。但是能够向对方发送数据。
8.CLOSE_WAIT:接收到FIN以后,被动关闭的一方进入此状态。具体动作时接收到FIN,同时发送ACK。
9.LAST_ACK:被动关闭的一方,发起关闭请求,由状态8进入此状态。具体动作时发送FIN给对方,同时在接收到ACK时进入CLOSED状态。
10.CLOSING:两边同时发起关闭请求时,会由FIN_WAIT_1进入此状态。具体动作是,接收到FIN请求,同
时响应一个ACK。
11.TIME_WAIT:最纠结的状态来了。从状态图上可以看出,有3个状态可以转化成它,我们一一来分析:
a.由FIN_WAIT_2进入此状态:在双方不同时发起FIN的情况下,
主动关闭的一方在完成自身发起的关闭请求后,接收到被动关闭一方的FIN后进入的状态。
b.由CLOSING状态进入:双方同时发起关闭,都做了发起FIN的请求,
同时接收到了FIN并做了ACK的情况下,由CLOSING状态进入。
c.由FIN_WAIT_1状态进入:同时接受到FIN(对方发起),ACK(本身发起的FIN回应),
与b的区别在于本身发起的FIN回应的ACK先于对方的FIN请求到达,
而b是FIN先到达。这种情况概率最小。
关闭的4次连接最难理解的状态是TIME_WAIT,存在TIME_WAIT的2个理由:
1.可靠地实现TCP全双工连接的终止。
2.允许老的重复分节在网络中消逝。
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