TCP三次握手，传输数据，四次挥手

最新推荐文章于 2022-12-30 18:32:27 发布

前端小白(^o^)o

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文章标签： tcp/ip 网络网络协议

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TCP是什么？

TCP是面向连接的、可靠的传输层协议。

什么是面向连接？

面向连接就是先建立连接，再传输数据。

我们先来了解一下TCP的报文格式。

1byte=8bits TCP固定长度20Bytes

Source port（源端口号/未知端口号）：由于计算机编码都是二进制，2的十六次方为65536，所以端口号取值范围是0-65535，一共65536个数字。端口号可以提高IP地址的复用率。源端口号在1024-65535中随机产生。
Destination port（目的端口号/已知端口号）：取值为1-1023，该范围内的端口号已经被分给应用层协议。（端口号0不用）
Sequence number（序列号） Acknowledgement number（确认号用于确认对方发来的最后一条报文）：他们确保了TCP通信过程中的回馈机制，保证报文的可靠传输。
Control（控制位/标志位）：里面有3个需要我们这次着重认识一下。

SYN：同步位。当SYN置位为1（0变1）时，代表我要和你建立TCP链接。

ACK：确认位。当ACK置位为1（0变1）时，代表本报文有确认性质，是对上一条报文进行确认。

FIN：终止位。当FIN置位为1（0变1）时，代表我要请求断开TCP链接。

Window（窗口大小）：之后我们再来说这个滑动窗口机制。

以上是在TCP报文格式中我们需要知道的。

我们再来看一下报文五元组。

五元组：SIP（源IP地址）+DIP（目标IP地址）+协议类型（TCP/UDP）+Sport（源端口号） +Dport（目标端口号）

三次握手

TCP在传输数据之前都要进行三次握手来保证双方的可靠性。此过程不携带任何应用层数据。

【假设Client（客户机）的IP地址为1.1.1.1，Http sever（服务器）的IP地址为2.2.2.2】

SIP 1.1.1.1 DIP 2.2.2.2 TCP 
Sport x Dport 80 
seq=m ack=0 
flag:SYN=1

第一排不用说叭，我们往后看~

Sport是Source port（源端口号/未知端口号）的缩写，还记得前面提到的吗，源端口号在1024-65535中随机产生，这里我们就假定了个x。
Dport是Destination port（目的端口号/已知端口号）的缩写，这里为80是因为http协议的默认端口号就是80。
seq是Sequence number（序列号）的缩写，先随机生成一个m。
ack是Acknowledgement number（确认号）的缩写，这里不需要作出任何确认，所以为0。
flag是标志的意思，代表控制位/标志位。此时SYN（同步位）置位为1，客户端向服务器请求建立TCP链接。

           SIP 2.2.2.2 DIP 1.1.1.1 
           TCP
           Sport 80 Dport x
           seq=n ack=m+1
           flag:SYN=1 ACK=1

现在服务器回了一条

SIP和DIP互换了，Sport和Dport互换了，这是当然叭~
这是服务器发的第一条，seq（序列号）随机生成一个n。
这时候ack（确认号）=m+1，m+1是什么？是上一条报文的seq（序列号）然后再+1确认，确认收到对方的报文。
此时服务器也向客户端请求建立TCP链接，SYN（同步位）置位为1；此条报文也是对上一条对方发来的报文进行确认，所以ACK（确认位）也置位为1。

再来看下第三条，客户端给服务器回的

SIP 1.1.1.1 DIP 2.2.2.2
TCP
Sport x Dport 80
seq=m+1 ack=n+1
flag:ACK=1

这一条报文的seq（序列号）是上一条报文的ack（确认号）。
这一条报文的ack（确认号）是上一条报文的seq（序列号）+1确认。
由于要确认上一条报文，ACK（确认位）置位为1；有由于已经请求过了TCP链接，所以SYN无需置位为1。

到此为止，TCP三次握手完成，成功建立链接。

在TCP三次握手第一次和第二次，ack（确认号）为上一条报文的seq（序列号）+1，并且+1确认只在三次握手中有。在第三次握手中seq（序列号）为上一条报文的ack确认号。

为什么是三次握手呢？两次不可靠，四次没必要。TCP是全双工的，就是通信允许数据在两个方向上同时传输。三次握手也可以比作

小姐姐，你愿意和我谈恋爱嘛？

愿意，那你呢？

我也愿意。（ ^ _ ^ ）

不是常说不清不楚的开始也会不明不白地结束吗，那么这三次对话（握手）就能够确定双方都有与对方谈恋爱（建立TCP链接）的意思，然后再开始正常的热恋（传输数据）。

传输数据

在三次握手的基础上进行数据传输。

SIP 1.1.1.1 DIP 2.2.2.2
TCP
Sport x Dport 80
seq=m+1 ack=n+1
flag:ACK=1
data=a(a为常数)

假设携带了a个数据。

那么服务器回的一条报文的ack（确认号）是多少呢？

           SIP 2.2.2.2 DIP 1.1.1.1
           TCP
           Sport 80 Dport x
           seq=n+1 ack=m+1+a
           flag:ACK=1

我们要保证收到了对方的报文，要保证完整地收到了对方的报文。ack（确认号）为m+1（上一条报文的序列号）+a（应用层字节数大小），这样才能确保收到了a个数据。这里不需要+1确认。
seq（序列号）仍上一条报文的ack（确认号）。
此条报文也有确认性质，ACK（确认位）置位为1。

SIP 1.1.1.1 DIP 2.2.2.2
TCP
Sport x Dport 80
seq=m+1+a ack=n+1+0
flag:ACK=1
data=b(b为常数)

SIP 1.1.1.1 DIP 2.2.2.2
TCP
Sport x Dport 80
seq=m+1+a ack=n+1+0
flag:ACK=1
data=c(c为常数)

SIP 1.1.1.1 DIP 2.2.2.2
TCP
Sport x Dport 80
seq=m+1+a ack=n+1+0
flag:ACK=1
data=d(d为常数)

如果客户机给服务器一下发了三条报文，那么服务器回的报文的ack（确认号）又是多少呢？序列号+b，序列号+c，序列号+d，还是+b+c+d?

           SIP 2.2.2.2 DIP 1.1.1.1
           TCP
           Sport 80 Dport x
           seq=n+1+0
           ack=m+1+a+b+c+d
           flag:ACK=1
           data=e（e为常数）

想一想，如果只是+b或+c等等，对方无法知道你是那一条报文没收全或是没收到，就会整个重传。

所以ack（确认号）是m+1+a（上一条报文的序列号）+b+c+d（应用层字节数大小）。
ACK（确认位）仍然置位为1，TCP每条报文都在做确认，都具有确认性质。

这就是我们举例的一个传输数据的过程。其中有一次客户机给服务器传了三条，那么万一服务器那个时候能够最大接收的TCP报文数是2呢，岂不是有一条丢失了？毕竟每次能接收的报文数也不是无线的。所以有一个TCP滑动窗口机制

TCP滑动窗口机制，通过TCP报文中的窗口字段来告知对方自身能够最大接收的TCP报文数，这样才能保证传输更有效率。

如果真的由于某些原因丢失了怎么办？这就有一个重传机制

TCP在发送数据时，会将数据同时放入重传队列，一旦收到回包，清空重传列队；一旦没收到，即使是丢了一个包也全部重传。

四次挥手

双方如何断开TCP链接呢？

SIP 1.1.1.1 DIP 2.2.2.2
TCP
Sport x Dport 80
seq=m+1+a+b+c+d
ack=n+1+e
flag:FIN=1 ACK=1
data=f（f为常数）

seq（序列号）=m+1+a+b+c+d（上一条报文的确认号），没问题。
ack（确认号）=n+1（上一条报文的序列号）+e（应用层字节数大小），没问题。
FIN（终止位）置位为1，代表我要请求断开TCP链接.
ACK（确认位）仍然置位为1。

           SIP 2.2.2.2 DIP 1.1.1.1
           TCP
           Sport 80 Dport x
           seq=n+1+e
           ack=m+1+a+b+c+d+f+1
           flag:ACK=1

           SIP 2.2.2.2 DIP 1.1.1.1
           TCP
           Sport 80 Dport x
           seq=n+1+e
           ack=m+1+a+b+c+d+f+1
           flag:ACK=1 FIN=1

这两条报文里第一条只有ACK（确认位）置位为1，意思是我收到了；第二条的ACK（确认位）和FIN（终止位）均置位为1，意思是可以断开TCP链接了。
他们的seq（序列号）为对方最后一条报文的ack（确认号）。
他们的ack（确认号）为对方最后一条报文的seq（序列号）+应用层字节数大小+1确认。

SIP 1.1.1.1 DIP 2.2.2.2
TCP
Sport x Dport 80
seq=m+1+a+b+c+d+f+1
ack=n+1+e+1
flag:ACK=1

OK，对方再次确认了。

断开TCP链接进行四次挥手，可以避免数据没有传完就断了的情况。

+1确认只在三次挥手和四次握手中进行。

以上就是本次的所有内容了。感谢大家的浏览，如有错误请指正，欢迎一起交流。