TCP连接的建立与释放

最新推荐文章于 2024-04-22 15:39:01 发布

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一.TCP的段结构

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源端口(16比特)：表示发送方进程端口
目的端口(16比特)：表示接收方进程端口
序列号seq(32比特):TCP对字节进行编号，例如，某数据段包括2000字节，若首字节编号为0，则下一个数据段首字节的序列号为0+2000=2000
确认号ack(32比特):是期望对方发送的下一个数据段的首字节序号，表示该序号之前的字节都已正确接收
报头长度(4比特):指出TCP报文的首部长度，随可选项的长度而改变

URG:紧急比特。当为1时，表明此报文段中含有发送端应用进程标出的紧急数据，同时用“紧急指针”字段指出紧急数据的末字符。TCP必须通知接收方的应用进程“紧急数据”，并将“紧急指针”传送给应用进程
ACK:确认字段。在TCP连接建立后所有的报文段必须把ACK标志位置1，而且只有ACK标志位为1时，确认号字段才有效
PSH:推送功能。在进行Telnet或Rlogin等交互模式的连接时，该标志总是置位的。该标志置位，数据将尽快交付应用处理。
RST:重置连接。用于复位相应的TCP连接，当通信过程中出现严重错误时，通信双方的任意一方发送RST位设置为1的报文段用于终止连接
SYN:同步标志。用于在TCP建立连接时同步序号。在TCP连接建立请求报文和连接接受报文中，SYN置为1
FIN:终止标志。发送方通过发送FIN为1的报文段说明数据发送已经结束，请求释放连接

二.搭建网络拓扑，配置设备参数

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三.将模拟器切换到Simulation模式，建立TCP连接

在PC0的Web Browser的命令行中输入服务器的IP地址
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由于协议栏中协议太多，我们可以对协议进行筛选，首先，点击Show All/None命令，隐藏全部协议，完成结果如下图所示：

然后，我们再点击Edit Filters命令，选择需要显示的协议“HTTP”，“TCP”，完成结果如下图所示：
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四.分析TCP连接的建立(三次握手)

TCP连接的建立过程被形象地称为“三次握手”，因为通信双方在建立连接时需要发送三个报文
三次握手机制通过请求，确认，再确认三个报文确保TCP连接成功建立
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1.第一次握手

A向B发送SYN=1的请求报文段,即“请求”报文，请求建立TCP连接，报文段的序号seq=x，第一次握手请求发送后A的状态为SYN-SENT,B在接收到请求后状态由LISTEN变为SYN-RCVD按照TCP的规定，这个请求报文段不能携带任何实际的数据，但是必须消耗掉一个序号。

客户端发出SYN请求报文，请求建立TCP连接，状态转变为SYN-SENT

报文序号SEQUENCE NUMB为0
确认序号ACK NUM为0
SYN同步标志置1
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服务器收到TCP SYN报文，接受请求，状态由LISTEN转变为SYN-RECEIVED

报文序号SEQUENCE NUM为0
确认序号ACK NUM为0
SYN同步标志置1
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2.第二次握手

B对于A的请求发送确认报文段，即“确认”报文，SYN=1,ACK=1(SYN表示B请求跟A建立连接，ACK表示对A的连接请求进行应答),报文段的序号seq=y，确认号ack=x+1，A接收到B的确认后，状态变为ESTABLISHED,B的状态依然为SYN-RCVD。

服务器回复了“确认”报文，状态仍然为SYN-RECEIVED

报文序号SEQUENCE NUM为0
确认序号ACK NUM为1
SYN同步标志置1
ACK同步标志置1
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客户端收到服务器的确认，状态转变为ESTABLISHED

在这里插入图片描述

3.第三次握手

A对于B的确认报文段也发出确认报文，即“再确认”报文，ACK=1(表示对B的连接请求进行应答)，确认号为B的序号y加1即ack=y+1，自身序号为seq=x+1(因为第一个请求建立连接报文已经消耗掉一个序号)。B接收到A的确认后，A和B的状态都将变为ESTABLISHED。

客户端回复了“确认”报文，状态仍然为ESTABLISHED

由于客户端的连接建立请求报文已消耗掉一个序号因此
报文序号SEQUENCE NUM为1
确认序号ACK NUM为1
ACK同步标志置1
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服务器接收到客户端的确认后，状态也转变为ESTABLISHED

在这里插入图片描述

A和B的状态都将变为ESTABLISHED，此后双方就可以开始进行数据传输了。

接收方在接收到发送方发送的seq后，应答一个ack，ack的值等于seq+1，表示已要发送方开始发送seq+1位置的数据。

五.分析TCP连接的释放(四次挥手)

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1.第一次挥手

A收到应用层的通知，向B发送FIN=1，ACK=1的连接释放报文段，其序列号为seq=u（等于前面已经传送过来的数据的最后一个字节的序号加1），此时，A的状态转换为FIN-WAIT-1按照TCP规定，FIN报文段即使不携带数据，也要消耗一个序号。

客户端发送FIN报文，请求释放，客户端的状态转换为FIN-WAIT-1

报文序号SEQUENCE NUM为103(即客户机之前已传送过的数据的最后一个字节的序号加1)
确认序号ACK NUM为472
终止控制位FIN置1
ACK控制位置1

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2.第二次挥手

B收到A的连接释放请求并向A发出确认报文，ACK=1，ack=u+1，B的确认报文序列号seq=v，B的状态转换为CLOSE-WAIT。
⇒ B通知高层的应用进程，A向B的方向就释放了，这时候处于半关闭状态，即A已经没有数据要发送了，但是B若发送数据，A依然要接受。这个状态还要持续一段时间，也就是整个CLOSE-WAIT状态持续的时间。