10.TCP连接的建立与终止

 

1.建立连接协议

（1）请求端发送一个SYN段指明客户打算连接的服务器的端口，移机初始序号ISN。这个SYN段为报文段1。

（2）服务器发回包含服务器的初始序号的SYN报文段作为应答。同时，将确认序号设置为客户的ISN加1以对客户的SYN报文段进行确认。一个SYN将占用一个序号。

（3）客户必须将确认序号设置为服务器的ISN加1以对服务器的SYN报文段进行确认。

这三个报文段完成连接的建立，这个过程也称为3次握手。

2.连接终止协议

终止一个连接需要进行4次握手，这是由TCP的半关闭造成的。

当客户机完成它的数据发送任务后就能发送一个FIN来终止这个方向的连接。当服务器收到这个FIN，它发回一个ACK，确认序号为收到的序号加1。和SYN一样，一个FIN将占用一个序号。当服务器也想关闭连接时，会向客户机发送一个FIN，客户必须发回一个确认，并将确认序号设置为收到的序号加1。你

3.最大报文段长度

最大报文段长度MSS表示TCP传往另一端的最大块数据的长度。当一个连接建立时，双方都要通告各自的MSS。如果没有分段发生，MSS越大，每个报文段传送的数据就越多，相对TCP和IP首部就有着更高的网络利用率。MSS一般为MTU减去IP首部和TCP首部各20字节。对于 一个以太网，MSS可达1460bytes。如果目的地址不是本地地址，MSS默认为536。但是如果中间网络的MTU小于576，则MSS还会更小。

4.TCP的状态变迁图

5. 2MSL等待状态（TIME_WAIT状态）

MSL：报文段最大生存时间，它是任何报文段被丢弃前在网络内的最长时间。

当TCP执行一个主动关闭，并发回最后一个ACK之后，该连接必须在TIME_WAIT状态停留时间为2倍MSL,这样可以让TCP再次发送最后的ACK以防止这个ACK丢失（另一端超时并重发最后的FIN）。

6. FIN_WAIT_2状态

这就是著名的半关闭的状态了，客户端关闭了到服务器方向上的连接，还能接受服务器方向发送的数据。如果服务器一直不关闭服务器到客户端的TCP连接，客户端会一直处于FIN_WAIT_2状态，而服务器则一直处于WAIT_CLOSE状态，直到应用层来决定关闭这个状态。

 

7.RST报文段的作用

RST报文段能够中途释放一个连接，称为异常释放（当应用程序出现异常时发送RST报文段）；RST报文段还能够检测并关闭半打开连接。

异常终止对于程序的优点：

（1）丢弃任何待发数据并立即发送复位报文段；

（2）RST的接收方会区分另一端是异常关闭还是正常关闭。

收到RST报文段表示另一端已经终止了连接，本机不会产生任何响应，而是直接终止该连接，并通知应用层连接复位。

8.同时打开

TCP可以处理同时打开，对于同时打开它仅仅建立一条连接。

以下是同时打开建立连接的状态变迁图：

9.TCP服务器设计

TCP服务器根据客户端的socket区分不同的对话，TCP服务器一般使用相同的端口号。TCP服务器可以限定本地IP地址和远端IP地址。因为TCP服务器要支持并发连接，采用了呼入连接请求队列。伯克利的TCP呼入连接请求队列实现如下：

（1）正等待连接请求的一端有一个固定长度的连接队列，此队列中的连接已被TCP接收，但没有被应用层接收；

（2）应用层会指明队列的最大长度（积压值）；

（3）连接请求到达时，TCP采用算法，根据当前连接队列中的连接数确定是否接受这个连接；

（4）对于新的连接请求。若该TCP监听的端点的连接队列中还有空间，TCP模块将对SYN进行确认并完成连接的建立；

（5）如果对于新的连接请求，若连接队列没有空间，TCP将不理会收到的SYN,也不发回任何报文段。