（六）：TCP的连接建立与释放过程

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一：    TCP的三次握手即连接的建立

用三次握手建立TCP连接，如图示：

如图，假设A运行的是TCP客户程序，而B运行的是TCP服务器程序。

最初两端的TCP进程都处于CLOSED(关闭)状态。

注意：A主动打开连接，B被动打开连接。

    B的TCP服务器进程先创建传输控制块TCB，准备接受客户进程的连接请求。然后服务器进程就处于LISTEN(侦听)状态，等待客户的连接请求。如有，即做出响应。

    A的TCP客户进程也是首先创建传输控制块TCB，然后向B发送连接请求报文段。这时候首部中的同步位SYN=1，同时选择一个初始序号seq=x。TCP规定，SYN报文段即SYN=1的报文段不能携带数据，但要消耗掉一个序号。这是，TCP客户进程进入SYN-SENT（同步已发送）状态。

   B收到连接请求报文段后，如同意建立连接，则向A发送确认。在确认报文段中应把SYN位和ACK位都置1，确认号是ack+1，同时也为自己选择一个初始序号seq=y。请注意，这个报文段也不能携带数据，但同样要消耗掉一个序号。这时，TCP服务器进程进入SYN-RCVD（同步已收到 ）状态。

   TCP客户进程收到B的确认后，还要向B给出确认。确认报文段的ACK置1，确认号是ack=y+1，而自己的序号seq=x+1。TCP的标准规定，ACK报文段可以携带数据。但如果不携带数据则不消耗序号。在这种情况下，下一个数据报文段的序号仍是seq=x+1。这时候，TCP连接已经建立。A进入ESTABLISHED（已建立连接）状态。

    当B收到A的确认后，B也进入已建立连接状态。

    为什么A还要发送一次确认呢？

    这主要是为了防止已失效的连接请求报文段突然又传送到了B，因而产生错误。

 

 

二：    TCP的四次挥手即连接的释放

TCP释放连接的过程，四次挥手，如图示：

        

               

    数据传输结束后，通信的双方都可释放连接。

    现在A 和 B都处于建立连接状态即ESTABLISHED。A的应用进程先向其TCP发出连接释放报文段，并停止在发送数据，主动关闭TCP连接。A把连接释放报文段首部的终止控制位FIN置1，其序号seq=u，它等于前面已传送过的数据的最后一个字节的序号加1。.这时A进入FIN-WAIT-1（终止等待1）状态，等待B的确认。

    请注意，FIN报文段即使不携带数据，它也消耗掉一个序号。

    B收到 连接释放报文段后即发出确认，确认号是ack=u+1,而这个报文段自己的序号是v，等于B前面已传送过的数据的最后一个字节的序号加1。然后B就进入CLOSE-WAIT（关闭等待）状态。

    TCP服务器进程这时应通知应用进程，因而从A到B这个方向的连接就释放了。

    注意：这时的TCP连接处于半关闭（half-close）状态。即A已经没有数据要发送了，但B若发送数据，A仍要接收。也就是说，从B到A这个方向的连接并未关闭，这个状态可能会持续一些时间。

    A收到来自B的确认后，就进入FIN-WAIT-2(终止等待2）状态。等待B发出的连接释放报文段。

    若B已经没有要向A发送的数据，其应用进程就通知TCP释放连接。这时B发出的连接释放报文段必须使FIN=1。现假定B的序号w（在半关闭状态，B可能又发送了一些数据）。B还必须重复上次已发送的确认号ack=u+1。这时B就进入LAST-ACk（最后确认）状态，等待A的确认。                                                                      

    A在收到B的连接释放报文段后，必须对此发出确认。在确认报文段中把ACK置1，确认号ack=w+1，而自己的序号是seq=u+1。然后进入到TIME-WAIT（时间等待）状态。

    注意：现在TCP连接还没有释放掉。必须经过时间等待计时器TIME-WAIT设置的时间2MSL后，A才进入到CLOSED状态。时间MSL叫做最长报文段寿命。    

    当A进入到时间等待状态后，要经过一定的时间才能进入CLOSED状态。才能开始下一个连接的建立。

    当A撤下相应的传输控制块TCB后，就结束了这次的TCP连接。

    为什么A在TIME-WAIT时间等待状态必须等待一段时间了。比如说等待2MSL。

第一：

        为了保证A发送的最后一个ACK报文段能够到达B。这个ACK报文段有可能丢失，因而使处在LAST-ACK状态的B收不到对已发送的FIN+ACK报文段的确认。B会超时重传这个FIN+ACK报文段，而A就能在2MSL时间内收到这个重传的FIN+ACK报文段。接着A重传一次确认，重新启动2MSL计时器。最后，A和B都正常进入到CLOSED状态。如果A在TIME-WAIT状态不等待一段时间，而是在发送完ACK报文段立即释放连接，那么就无法收到B重传的FIN+ACK报文段。因而也不会在发送一次确认报文段，这样，B就无法正常进入到ClOSED状态。

第二：

        防止之前提到过的“已失效的连接请求报文段“出现在本连接中。A在发送完最后一个ACK报文段后，在经过时间2MSL，就可以使本连接持续的时间内所产生的所有报文段都从网络中消失，这样就可以使下一个新的连接中不会出现这种旧的连接请求报文段。

 

    注意：

        B只要收到了A发出的确认，就进入了CLOSED状态。同样，B在撤销相应的传输控制块TCB后，就结束了这次的TCP连接。可以发现，B结束TCP连接的时间要比A早一些。

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