TCP流程详解

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TCP概念

基于 TCP 的服务端/客户端

服务端/客户端函数调用关系：

服务端过程：

1. 服务端实现过程中首先要创建套接字，此时的套接字并非是真正的服务端套接字
2. 为了完成套接字地址的分配，初始化结构体变量并调用 bind 函数。
3. 调用 listen 函数进入等待连接请求状态。连接请求状态队列的长度设置为5.此时的套接字才是服务端套接字。
4. 调用 accept 函数从队头取 1 个连接请求与客户端建立连接，并返回创建的套接字文件描述符。另外，调用 accept 函数时若等待队列为空，则 accept 函数不会返回，直到队列中出现新的客户端连接。
5. 调用 write 函数向客户端传送数据，调用 close 关闭连接

客户端过程：

1. 创建准备连接服务器的套接字，此时创建的是 TCP 套接字
2. 结构体变量 serv_addr 中初始化IP和端口信息。初始化值为目标服务器端套接字的IP和端口信息。
3. 调用 connect 函数向服务端发起连接请求
4. 完成连接后，接收服务端传输的数据
5. 接收数据后调用 close 函数关闭套接字，结束与服务器端的连接。【对套接字调用close函数，对应于向建立连接的对应套接字发送EOF。即，如果客户端的套接字调用了close函数，服务端read时候会返回0】

TCP报文格式与消息含义

• TCP报文格式

• 序号：Seq序号，占32位，用来标识从TCP源端向目的端发送的字节流，发起方发送数据时对此进行标记。
• 确认序号：Ack序号，占32位，只有ACK标志位为1时，确认序号字段才有效，Ack=Seq+1。
• 标志位：共6个，即URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN等，具体含义如下：
  • URG：紧急指针（urgent pointer）有效。
  • ACK：确认序号有效。
  • PSH：接收方应该尽快将这个报文交给应用层。
  • RST：重置连接。
  • SYN：发起一个新连接。
  • FIN：释放一个连接。

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1、不要将确认序号Ack与标志位中的ACK搞混了。

2、确认方Ack=发起方Req+1，两端配对。

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TCP的三次握手和四次挥手

三次握手：

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【TCP 建立连接全过程解释】

• 第一次握手：Client将标志位SYN置为1（表示要发起一个连接），随机产生一个值seq=J，并将该数据包发送给Server，Client进入SYN_SENT状态，等待Server确认。
• 第二次握手：Server收到数据包后由标志位SYN=1知道Client请求建立连接，Server将标志位SYN和ACK都置为1，ack=J+1，随机产生一个值seq=K，并将该数据包发送给Client以确认连接请求，Server进入SYN_RCVD状态。
• 第三次握手：Client收到确认后，检查ack是否为J+1，ACK是否为1，如果正确则将标志位ACK置为1，ack=K+1，并将该数据包发送给Server，Server检查ack是否为K+1，ACK是否为1，如果正确则连接建立成功，Client和Server进入ESTABLISHED状态，完成三次握手，随后Client与Server之间可以开始传输数据了。

四次挥手：

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【TCP 释放连接全过程解释】

• 第一次挥手：客户机打算关闭连接，就向其TCP发送一个连接释放报文，并停止再发送数据，主动关闭TCP连接。该报文段的FIN标志位被设置为1，seq=u,它等于前面已经发送过的数据的最后一个字节的序号加1。
• 第二次挥手：服务器收到连接释放报文段后即发出确认，确认号是ack=u+1,序号为v,等于它前面已经发送过的数据的最后一个字节序号加1.此时客户机到服务器这个方向的连接就释放了，TCP处于半关闭状态。ACK=1，seq=v,ack=u+1
• 第三次挥手：若服务器已经没有要向客户机发送的数据，就通知TCP释放连接，此时发出FIN=1，确认号ack= u+1,序号seq =w,已经发送过的数据最后一个字节加1。确认为ACK=1. (FIN = 1, ACK=1,seq = w, ack =u+1)
• 第四次挥手：客户机收到连接释放报文段后，必须发出确认。在确认报文段中，确认位ACK=1，序号seq=u+1,确认号ack=w+1. 此时连接还没有释放掉，必须经过实践等待计时器设置的时间2MSL(Max Segment Lifetime),后，客户机才进入连接关闭状态。 (ACK=1,seq=u+1,ack=w+1)

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