TCP/IP协议的三次握手,四次挥手

本文深入讲解TCP/IP协议,包括其工作原理、TCP与IP的区别、三次握手与四次挥手的过程及原因,同时还列举了一些使用TCP协议的应用实例。

TCP/IP协议是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础,由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。通俗而言:TCP负责发现传输的问题,一有问题就发出信号,要求重新传输,直到所有数据安全正确地传输到目的地。而IP是给因特网的每一台联网设备规定一个地址。
  IP层接收由更低层(网络接口层例如以太网设备驱动程序)发来的数据包,并把该数据包发送到更高层—TCP或UDP层;相反,IP层也把从TCP或UDP层接收来的数据包传送到更低层。IP数据包是不可靠的,因为IP并没有做任何事情来确认数据包是否按顺序发送的或者有没有被破坏,IP数据包中含有发送它的主机的地址(源地址)和接收它的主机的地址(目的地址)。
  TCP是面向连接的通信协议,通过三次握手建立连接,通讯完成时要拆除连接,由于TCP是面向连接的所以只能用于端到端的通讯。TCP提供的是一种可靠的数据流服务,采用“带重传的肯定确认”技术来实现传输的可靠性。TCP还采用一种称为“滑动窗口”的方式进行流量控制,所谓窗口实际表示接收能力,用以限制发送方的发送速度。
  TCP报文首部格式:
这里写图片描述

  TCP协议的三次握手和四次挥手:
  这里写图片描述

  注:seq:”sequance”序列号;ack:”acknowledge”确认号;SYN:”synchronize”请求同步标志;;ACK:”acknowledge”确认标志”;FIN:”Finally”结束标志。
  TCP连接建立过程:首先Client端发送连接请求报文,Server段接受连接后回复ACK报文,并为这次连接分配资源。Client端接收到ACK报文后也向Server段发生ACK报文,并分配资源,这样TCP连接就建立了。
  TCP连接断开过程:假设Client端发起中断连接请求,也就是发送FIN报文。Server端接到FIN报文后,意思是说”我Client端没有数据要发给你了”,但是如果你还有数据没有发送完成,则不必急着关闭Socket,可以继续发送数据。所以你先发送ACK,”告诉Client端,你的请求我收到了,但是我还没准备好,请继续你等我的消息”。这个时候Client端就进入FIN_WAIT状态,继续等待Server端的FIN报文。当Server端确定数据已发送完成,则向Client端发送FIN报文,”告诉Client端,好了,我这边数据发完了,准备好关闭连接了”。Client端收到FIN报文后,”就知道可以关闭连接了,但是他还是不相信网络,怕Server端不知道要关闭,所以发送ACK后进入TIME_WAIT状态,如果Server端没有收到ACK则可以重传。“,Server端收到ACK后,”就知道可以断开连接了”。Client端等待了2MSL后依然没有收到回复,则证明Server端已正常关闭,那好,我Client端也可以关闭连接了。Ok,TCP连接就这样关闭了!
  为什么要三次挥手?
  在只有两次“握手”的情形下,假设Client想跟Server建立连接,但是却因为中途连接请求的数据报丢失了,故Client端不得不重新发送一遍;这个时候Server端仅收到一个连接请求,因此可以正常的建立连接。但是,有时候Client端重新发送请求不是因为数据报丢失了,而是有可能数据传输过程因为网络并发量很大在某结点被阻塞了,这种情形下Server端将先后收到2次请求,并持续等待两个Client请求向他发送数据…问题就在这里,Cient端实际上只有一次请求,而Server端却有2个响应,极端的情况可能由于Client端多次重新发送请求数据而导致Server端最后建立了N多个响应在等待,因而造成极大的资源浪费!所以,“三次握手”很有必要!
  为什么要四次挥手?
  试想一下,假如现在你是客户端你想断开跟Server的所有连接该怎么做?第一步,你自己先停止向Server端发送数据,并等待Server的回复。但事情还没有完,虽然你自身不往Server发送数据了,但是因为你们之前已经建立好平等的连接了,所以此时他也有主动权向你发送数据;故Server端还得终止主动向你发送数据,并等待你的确认。其实,说白了就是保证双方的一个合约的完整执行!
  使用TCP的协议:FTP(文件传输协议)、Telnet(远程登录协议)、SMTP(简单邮件传输协议)、POP3(和SMTP相对,用于接收邮件)、HTTP协议等。

TCP/IP协议中的三次握手四次挥手是在建立和终止TCP连接时使用的过程。 三次握手是指在建立TCP连接时,客户端和服务器之间进行的三个步骤: 1. 第一步:客户端向服务器发送一个SYN(同步)包,其中包含自己的初始序列号(ISN)。 2. 第二步:服务器收到SYN包后,回复一个SYN-ACK(同步-确认)包,其中包含确认号(ACK)和自己的初始序列号。 3. 第三步:客户端收到服务器的SYN-ACK包后,再回复一个ACK包,确认连接已建立。此时,双方可以开始进行数据传输。 这个三次握手的过程是为了确保客户端和服务器都能够正常接收和发送数据,以建立可靠的连接。 四次挥手是指在终止TCP连接时,客户端和服务器之间进行的四个步骤: 1. 第一步:当客户端想要关闭连接时,发送一个FIN(结束)包给服务器。 2. 第二步:服务器收到FIN包后,回复一个ACK包确认收到,并进入半关闭状态。此时服务器仍可以发送数据给客户端。 3. 第三步:当服务器也想要关闭连接时,发送一个FIN包给客户端。 4. 第四步:客户端收到FIN包后,回复一个ACK包确认收到。此时连接关闭。 这个四次挥手的过程是为了确保客户端和服务器都能够完成数据的传输,并安全地关闭连接。 总结起来,三次握手用于建立连接,而四次挥手用于终止连接。通过这些步骤,TCP连接可以在客户端和服务器之间建立起来,并在不需要时安全地关闭。
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