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tcp三次握手四次揮手(及原因)詳解

TCP(Transmission Control Protocol,傳輸控制協議)是 面向連線的協議,也就是說在收發資料之前,必須先和對方建立連線,

一個TCP連線必須要經過三次“對話”才能建立起來,其中的過程非常複雜,只簡單的 描述下這三次對話的簡單過程:主機A向主機B發出連線請求資料包:“我想給你發資料,可以嗎?”,這是第一次對話;主機B向主機A傳送同意連線和要求同步 (同步就是兩臺主機一個在傳送,一個在接收,協調工作)的資料包:“可以,你什麼時候發?”,這是第二次對話;主機A再發出一個數據包確認主機B的要求同 步:“我現在就發,你接著吧!”,這是第三次對話。三次“對話”的目的是使資料包的傳送和接收同步,經過三次“對話”之後,主機A才向主機B正式傳送數 據。

需要了解的資訊:

ACK : TCP協議規定,只有ACK=1時有效,也規定連線建立後所有傳送的報文的ACK必須為1

SYN(SYNchronization) : 在連線建立時用來同步序號。當SYN=1而ACK=0時,表明這是一個連線請求報文。對方若同意建立連線,則應在響應報文中使SYN=1和ACK=1. 因此,  SYN置1就表示這是一個連線請求或連線接受報文。

FIN (finis)即完,終結的意思, 用來釋放一個連線。當 FIN = 1 時,表明此報文段的傳送方的資料已經發送完畢,並要求釋放連線。

三次握手的圖示:

首先由Client發出請求連線即 SYN=1 ACK=0  (請看頭欄位的介紹), TCP規定SYN=1時不能攜帶資料,但要消耗一個序號,因此宣告自己的序號是 seq=x

然後 Server 進行回覆確認,即 SYN=1 ACK=1 seq=y, ack=x+1, 再然後 Client 再進行一次確認,但不用SYN 了,這時即為 ACK=1, seq=x+1, ack=y+1.

然後連線建立,為什麼要進行三次握手呢(兩次確認)

     建立三次握手主要是因為A傳送了再一次的確認,那麼A為什麼會再確認一次呢,主要是為了防止已失效的連線請求報文段又突然傳送給B,從而產生了錯誤。

   所謂“已失效的連線請求報文”是這樣產生的,正常情況下,A發出連線請求,但是因為連線報文請求丟失而未收到確認,於是A再重傳一次連線請求,後來收到了請求,並收到了確認,建立了連線,資料傳輸完畢後,就釋放連結,A共傳送了兩次連線請求報文段,其中第一個丟失,第二個到達了B,沒有“已失效的連線請求報文段”,但是還有異常情況下,A傳送的請求報文連線段並沒有丟失,而是在某個網路節點滯留較長時間,以致延誤到請求釋放後的某個時間到達B,本來是一個早已失效的報文段,但是B收到了此失效連線請求報文段後,就誤以為A又重新發送的連線請求報文段,併發送確認報文段給A,同意建立連線,如果沒有三次握手,那麼B傳送確認後,連線就建立了,而此時A沒有傳送建立連線的請求報文段,於是不理會B的確認,也不會給B傳送資料,而B卻一直等待A傳送資料,因此B的許多資源就浪費了,採用三次握手的方式就可以防止這種事情發生,例如剛剛,A不理會B,就不會給B傳送確認,B收不到A的確認,就知道A不要求建立連線,就不會白白浪費資源,

四次揮手圖示:

當客戶A 沒有東西要傳送時就要釋放 A 這邊的連線,A會發送一個報文(沒有資料),其中 FIN 設定為1,  伺服器B收到後會給應用程式一個信,這時A那邊的連線已經關閉,即A不再發送資訊(但仍可接收資訊)。  A收到B的確認後進入等待狀態,等待B請求釋放連線, B資料傳送完成後就向A請求連線釋放,也是用FIN=1 表示, 並且用 ack = u+1(如圖), A收到後回覆一個確認資訊,並進入 TIME_WAIT 狀態, 等待 2MSL 時間。

為什麼要等待呢?

為了這種情況: B向A傳送 FIN = 1 的釋放連線請求,但這個報文丟失了, A沒有接到不會發送確認資訊, B 超時會重傳,這時A在 WAIT_TIME 還能夠接收到這個請求,這時再回復一個確認就行了。(A收到 FIN = 1 的請求後 WAIT_TIME會重新記時)

另外伺服器B存在一個保活狀態,即如果A突然故障宕機了,那B那邊的連線資源什麼時候能釋放呢?  就是保活時間到了後,B會發送探測資訊, 以決定是否釋放連線

為什麼連線的時候是三次握手,關閉的時候卻是四次握手?
答:因為當Server端收到Client端的SYN連線請求報文後,可以直接傳送SYN+ACK報文。其中ACK報文是用來應答的,SYN報文是用來同步的。但是關閉連線時,當Server端收到FIN報文時,很可能並不會立即關閉SOCKET,所以只能先回復一個ACK報文,告訴Client端,"你發的FIN報文我收到了"。只有等到我Server端所有的報文都發送完了,我才能傳送FIN報文,因此不能一起傳送。故需要四步握手。