tcp/ip 三次握手

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,如图1所示。

1)第一次握手:建立连接时,客户端A发送SYN包(SYN=j)到服务器B,并进入SYN_SEND状态,等待服务器B确认。

2)第二次握手:服务器B收到SYN包,必须确认客户ASYNACK=j+1),同时自己也发送一个SYN包(SYN=k),即SYN+ACK包,此时服务器B进入SYN_RECV状态。

3)第三次握手:客户端A收到服务器BSYNACK包,向服务器B发送确认包ACKACK=k+1),此包发送完毕,客户端A和服务器B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。

                               1 TCP三次握手建立连接

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(报文段4)。

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(报文段5)。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(报文段6)。

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(报文段7)。

TCP采用四次挥手关闭连接如图2所示。

                               2  TCP四次挥手关闭连接

1.为什么建立连接协议是三次握手,而关闭连接却是四次握手呢?

这是因为服务端的LISTEN状态下的SOCKET当收到SYN报文的建连请求后,它可以把ACKSYNACK起应答作用,而SYN起同步作用)放在一个报文里来发送。但关闭连接时,当收到对方的FIN报文通知时,它仅仅表示对方没有数据发送给你了;但未必你所有的数据都全部发送给对方了,所以你可以未必会马上会关闭SOCKET,也即你可能还需要发送一些数据给对方之后,再发送FIN报文给对方来表示你同意现在可以关闭连接了,所以它这里的ACK报文和FIN报文多数情况下都是分开发送的。

2.为什么TIME_WAIT状态还需要等2MSL后才能返回到CLOSED状态?

这是因为虽然双方都同意关闭连接了,而且握手的4个报文也都协调和发送完毕,按理可以直接回到CLOSED状态(就好比从SYN_SEND状态到ESTABLISH状态那样);但是因为我们必须要假想网络是不可靠的,你无法保证你最后发送的ACK报文会一定被对方收到,因此对方处于LAST_ACK状态下的SOCKET可能会因为超时未收到ACK报文,而重发FIN报文,所以这个TIME_WAIT状态的作用就是用来重发可能丢失的ACK报文。

 

 

### TCP/IP 三次握手过程及原理 #### 描述建立TCP连接的流程 当客户端希望与服务器建立通信时,会经历三个阶段来完成TCP连接的确立。这种机制不仅确保了双方能够同步并准备好交换数据,还允许两端协商初始序列号和其他参数。 1. **SYN (Synchronize Sequence Numbers)** 客户端向服务端发送一个带有SYN标志的数据包,表示请求建立连接,并附带自己的初始序列号X[^2]。 2. **SYN-ACK** 接收到SYN报文的服务端回应一个包含SYN和ACK两个标志位设置为1的数据包给客户端。此响应包含了服务端自身的初始序列号Y以及对客户端序列号加一后的确认值(X+1),表明已接收到客户的SYN消息并且同意建立连接。 3. **ACK (Acknowledgment)** 最后一步是由最初发起连接的一方——即客户端再次发出仅含ACK标记的数据段到服务端,其中携带的是之前接收自对方的序号加上一(Y+1)作为确认应答。此时,双方都认为连接已经成功建立,可以开始正常的数据传输活动。 通过上述步骤,实现了双向的身份验证与资源准备,从而构建了一个稳定可靠的通讯链路。 ```python # Python伪代码模拟TCP三次握手过程 def tcp_three_way_handshake(client_seq, server_seq): # Client sends SYN to Server with its initial sequence number X client_syn = {'flag': 'SYN', 'seq_num': client_seq} # Server receives SYN and replies with SYN-ACK containing both seq numbers server_acknowledge = {'flag': ['SYN', 'ACK'], 'seq_num': server_seq, 'ack_num': client_seq + 1} # Client acknowledges receipt of the SYN-ACK from Server by sending ACK final_client_ack = {'flag': 'ACK', 'ack_num': server_seq + 1} return "Connection established successfully!" ```
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