TCP握手协议

TCP握手协议

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,在上述过程中,还有一些重要的概念:

未连接队列:在三次握手协议中,服务器维护一个未连接队列,该队列为每个客户端的SYN包(syn=j)开设一个条目,该条目表明服务器已收到SYN包,并向客户发出确认,正在等待客户的确认包。这些条目所标识的连接在服务器处于Syn_RECV状态,当服务器收到客户的确认包时,删除该条目,服务器进入 ESTABLISHED状态。
Backlog参数:表示未连接队列的最大容纳数目。

SYN-ACK 重传次数服务器发送完SYN-ACK包,如果未收到客户确认包,服务器进行首次重传,等待一段时间仍未收到客户确认包,进行第二次重传,如果重传次数超过系统规定的最大重传次数,系统将该连接信息从半连接队列中删除。注意,每次重传等待的时间不一定相同。

半连接存活时间:是指半连接队列的条目存活的最长时间,也即服务从收到SYN包到确认这个报文无效的最长时间,该时间值是所有重传请求包的最长等待时间总和。有时我们也称半连接存活时间为Timeout时间、SYN_RECV存活时间。
### TCP握手协议的工作原理与流程 TCP握手协议的核心功能是通过一系列交互步骤,在不可靠的网络环境中建立可靠的连接。这一过程确保了通信双方能够确认彼此的发送和接收能力,并为后续的数据传输做好准备。TCP握手协议采用**三次握手**(Three-Way Handshake)来完成连接的建立。 在TCP三次握手中,客户端和服务器通过交换特定的控制标志来协商连接参数。TCP是面向连接的协议,通信双方必须先完成连接建立,才能开始数据传输。这种机制类似于电话拨号的过程,只有当通话双方都确认线路连通后,才能进行正常的通话[^1]。 #### 第一次握手 客户端主动发起连接请求,向服务器发送一个**SYN**(同步序列号)标志置位的报文段。该报文段中包含客户端的初始序列号(ISN),用于后续数据传输的编号标识。这一步骤表明客户端希望与服务器建立连接,并准备好开始数据传输[^1]。 #### 第二次握手 服务器在接收到客户端的SYN报文段后,会以自己的SYN标志置位作为响应,并同时发送一个**ACK**(确认)标志置位的报文段。该报文段中包含服务器的初始序列号以及对客户端序列号的确认值(客户端的ISN+1)。这一步骤表明服务器已经接收到客户端的连接请求,并愿意接受该连接[^1]。 #### 第三次握手 客户端在接收到服务器的SYN-ACK响应后,会发送一个**ACK**标志置位的报文段作为最终确认。该报文段的确认值为服务器的初始序列号加1。这一步骤完成后,客户端和服务器之间的连接正式建立,双方可以开始数据传输。 三次握手的机制确保了通信双方都能验证彼此的发送和接收能力。例如,第一次握手验证了客户端的发送能力和服务器的接收能力;第二次握手验证了服务器的发送能力和客户端的接收能力;第三次握手进一步验证了客户端的接收能力,从而完成双向通信的可靠性确认。 ### 代码示例 以下是一个模拟TCP三次握手过程的伪代码示例: ```python # 客户端发送SYN def send_syn(): syn_packet = { 'SYN': 1, 'sequence_number': generate_initial_sequence_number() } send_packet(syn_packet, server_address) # 服务器响应SYN-ACK def handle_syn(packet): if packet['SYN'] == 1: syn_ack_packet = { 'SYN': 1, 'ACK': 1, 'sequence_number': generate_initial_sequence_number(), 'acknowledgment_number': packet['sequence_number'] + 1 } send_packet(syn_ack_packet, client_address) # 客户端发送ACK def handle_syn_ack(packet): if packet['SYN'] == 1 and packet['ACK'] == 1: ack_packet = { 'ACK': 1, 'acknowledgment_number': packet['sequence_number'] + 1 } send_packet(ack_packet, server_address) ``` 上述代码展示了三次握手的基本逻辑,包括客户端发送SYN、服务器响应SYN-ACK以及客户端发送最终的ACK确认。 ###
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