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一、TCP三报文握手 三报文握手处于TCP的连接建立阶段#xff0c;主要解决了以下的… 文章目录 前言一、TCP三报文握手二、TCP四报文挥手三、TCP保活计时器 前言 TCP通信通常需要经历三个阶段三报文握手-发送接收数据-四报文挥手。
一、TCP三报文握手 三报文握手处于TCP的连接建立阶段主要解决了以下的问题 使TCP通信的双方知道对方的存在确认双方的接收与发送能力。 客户端发送 SYN 报文请求建立连接。服务器回复 SYN ACK 报文表示“我收到了你的请求也同意建立连接”。客户端再次回复 ACK 报文表示“我也收到了你的确认”。 在握手报文中可以携带 TCP 选项字段允许双方就这些参数进行协商使得通信性能更优。 MSS最大报文段长度Window Scale窗口扩大因子SACK选择性确认Timestamps时间戳等 使TCP双方可以对运输的实体资源进行分配和初始化。在三次握手完成后操作系统会 在内核中为该连接分配 socket 缓存接收缓冲区、发送缓冲区初始化连接状态如 TCP 状态机进入 ESTABLISHED 状态 三报文握手的流程如下分为TCP服务和TCP客户两个角色 最初两端的TCP进程都处于关闭的状态。TCP连接进程首先创建传输控制块服务端和客户都要用于存储TCP连接中的一些重要信息随后TCP服务进入监听状态。 TCP客户发送连接请求报文段该请求报文段不能携带数据TCP客户进入同步已发送状态连接请求报文段的关键参数 SYN1seq设置为初始值x作为TCP客户进程的初始序号。 TCP服务接收到TCP客户的连接请求报文段并且向TCP客户发送连接请求确认报文段不能携带数据TCP服务进入同步已接收状态连接请求确认报文段的关键参数 SYN1ACK1seq设置为初始值y作为TCP服务进程的初始序号。ackx 1 TCP客户接收到TCP服务的请求确认报文后最后向服务器发送一个普通TCP确认报文段可以携带数据也可以不携带如果不携带数据TCP客户进程要发送的下一个数据报文段的seq依旧是x 1否则是x 2TCP客户进入连接已建立状态。普通TCP确认报文段的关键参数 ACK1seqx 1acky 1 TCP服务在接收到普通TCP确认报文段后就会进入连接已建立状态。然后双方基于已建立的连接进行通信。 TCP服务和TCP客户初始都是关闭状态由TCP客户去主动打开。 当TCP服务创建了传输控制块后进入监听状态 TCP客户发送第一次握手的消息时进入同步已发送状态 TCP服务发送第二次握手的消息时进入同步已接收状态 TCP客户发送第三次握手的消息时进入连接已建立状态 TCP服务接收到TCP客户的最后一次握手消息进入连接已建立状态。 三报文握手TCP客户占两次TCP服务占一次。 为什么TCP服务在接收到TCP客户的连接请求报文段并且向TCP客户发送连接请求确认报文段后二次握手不是立刻进入连接已建立状态而是需要等待TCP服务再次发送一个普通TCP确认报文段才会进入连接已建立状态三次握手   假设使用二次握手那么可能会存在如下图的情况。所以TCP服务需要等到TCP客户在接收到连接请求确认报文段后再发送一个普通TCP确认报文段才能进入连接已建立状态。
二、TCP四报文挥手 四报文挥手处于TCP的连接终止阶段是由TCP客户发起的。它的流程 TCP客户主动关闭连接发送TCP连接释放报文段并进入终止等待1状态TCP连接释放报文段的关键参数 FIN1ACK1sequ TCP客户进程传送过的最后一个字节的序号 1ackv TCP客户进程已收到的最后一个字节的序号 1 TCP服务进程在接收到TCP客户释放连接的报文后会发送一个普通的TCP确认报文段并且自身进入关闭等待状态。普通的TCP确认报文段的关键参数 ACK1seqvacku 1作为对于TCP连接释放报文段的确认 这时的TCP连接处于半关闭状态也就是TCP客户已经没有数据需要发送了但是TCP服务如果有数据需要发送TCP客户还是需要接收的。 TCP客户在接收到确认报文段后进入终止等待2状态。等待TCP服务发送TCP连接释放报文段。等到TCP服务已经没有数据要发送了TCP服务发送TCP连接释放报文段进入最后确认状态TCP连接释放报文段的关键参数 FIN1ACK1seqw因为在半关闭状态下TCP服务可能又发送了一些数据。acku 1对收到的TCP客户的连接释放报文的重复确认 TCP客户在接收到TCP服务的连接释放报文段后发送TCP普通确认报文段进入时间等待状态。TCP普通确认报文段的关键参数 ACK1sequ 1先前TCP客户发送的连接释放报文段虽然不携带数据但是要消耗一个序号。ackw 1对收到的TCP服务连接释放报文段的确认。 6. TCP服务在接收到TCP客户的TCP普通确认报文段后就进入关闭状态TCP服务进程撤销传输控制块是在建立连接时新建的。TCP客户进程在经过2倍的msl后才能进入关闭状态撤销传输控制块。   TCP客户在发送最后一个TCP普通确认报文段后为什么不直接进入关闭状态如同下图的场景 关键点就在于最后一次TCP客户发送的TCP普通确认报文段可能存在丢失的问题。如果发生该问题那么TCP服务的超市重传TCP客户已经处于关闭状态是无法进行处理的。 TCP服务和TCP客户都是处于连接状态由TCP客户去主动发起关闭。 TCP客户发送第一次挥手的消息后进入终止等待1状态。 TCP服务发送第二次挥手的消息后进入关闭等待状态。 TCP客户接收第二次挥手的消息后进入终止等待2状态。 TCP服务发送第三次挥手的消息后进入最后确认状态。 TCP客户接收第三次挥手的消息后并且发送第四次挥手进入时间等待状态。 TCP服务接收第四次挥手的消息后就进入关闭状态撤销传输控制块 TCP客户进程在经过2倍的msl后才能进入关闭状态撤销传输控制块。 四报文挥手TCP客户占两次TCP服务占两次。 客户端的状态流转终止等待1 - 终止等待2 - 时间等待 - 关闭 服务端的状态流转关闭等待 - 最后确认 - 关闭 三、TCP保活计时器 如果TCP连接建立后客户端出现了故障那么服务端是如何知道客户端发生故障的呢   TCP保活计时器正是用于解决这样的问题类似于注册中心的心跳机制。服务端在接收到客户端的数据后会重新设置并启动保活计时器假设TCP客户出现问题超过保活计时器的时限后仍然没有发送数据则服务端会发送一个TCP探测报文段每隔75s发送一次如果发送10次客户端仍然没有响应TCP服务进程就确认客户出现了故障就断开连接。