TCP/IP协议---三次握手和四次挥手

TCP首部的数据格式

其中，

• 源端口号和目的端口号各占16位，端口范围1~65535。1024以下为知名端口，1024~65535是供用户使用。源端口，目的端口，源ip，目的ip这四个值唯一确定一个TCP连接。
• 序号是标识从TCP发送端向接收端发送的数据字节流，它表示在这个报文段中的第一个数据字节。
• 确认序号包含发送确认的一端所期望收到的下一个序号，因为确认序号是上次已成功接收的数据字节序号加1。
• URG：紧急标志位，紧急指针有效。
• ACK：确认标志位，对已接收的数据包进行确认。
• PSH：推送标志位，接收方应尽快将这个报文段交给应用层。
• RST：重置标志位，重新建立连接。
• SYN：同步标志位，发起一个连接。
• FIN：完成标志位，完成发送，关闭连接。

TCP三次握手建立连接

握手示意图如下：

wireshark抓包握手过程：

一开始客户端和服务器都处于CLOSED状态，主动建立连接的一方为客户端，被动建立连接的一方是服务器。双方在建立连接前，需要分配内存建立传输控制块TCB，服务器随后会进入LISTEN监听状态。

第一次握手：客户端向服务器发起连接请求报文，同步标志位SYN=1，初始序列号seq=x，随后客户端进入进入SYN-SEND状态。

第二次握手：服务器端收到请求报文后，向客户端发送确认报文，报文中同步标志位SYN=1，确认标志位ACK=1，确认序号ack=x+1，同时产生一个随机序号seq=y，随后服务器进入SYN_RCVD状态。

第三次握手：客户端收到服务器回的确认后，也要给服务器回复一个确认报文，其中ACK=1，ack=y+1，seq=x+1。服务器收到后，检查ACK是否为1，seq是否为y+1，如果正确则成功建立连接。

建立连接后，客户端和服务器都进入ESTABLISHED状态。之后即可进行正常的数据通信。

TCP四次挥手释放连接

 握手示意图如下：

wireshark抓包挥手过程：

第一次挥手：客户端发送释放连接报文，同时停止数据发送，FIN标志位置1，序列号seq=x，之后客户端进入FIN-WAIT-1状态。

第二次挥手：服务器收到客户端发来的释放连接报文，回复确认报文，ACK=1，ack=x+1，同时序列号seq=y，之后服务器端进入CLOSE-WAIT状态。

第三次挥手：客户端收到服务器的确认后，进入FIN-WAIT-2状态等待服务器方发送释放连接的报文，当服务器将所以数据发送完成后，发送释放连接报文，其中FIN=1，ACK=1，seq=u，ack=x+1，之后服务器进入LAST-ACK状态。

第四次挥手：客户端收到服务器的发送的释放连接报文，会发出确认报文，ACK=1，ack=u+1，seq=x+1，此时客户端进入TIME-WAIT状态。服务器收到客户端的确认报文后就关闭连接。此时，客户端需要等待2MSL的时间，如果在2MSL时间后客户端没有收到服务器的回复，证明服务端已经正常关闭，那么客户端也可以关闭连接。

 

MSL：报文段最大生存时间，是任何报文段被丢弃前在网络上的最长时间。(RFC793定义MSL为2分钟)

 

四次挥手过程中，最后要等待2MSL的原因：

保证客户端回复给服务端的确认报文能够成功到达，因为客户端并不知道发出的确认报文能否被服务器准确的接收到，假如服务器没有成功接收，服务器端会重新发起一个FIN，客户端收到后会再次重新发送确认报文继续给服务器进行一个确认，如果此时客户端已经处于CLOSED状态，那么重新发起的FIN就找不到对应的连接导致失败。因此客户端发送完最后的确认报后不能直接进入CLOSED，而是进入等待状态以确保最后能够正确关闭连接。(在2MSL时间内，该连接的端口不能被使用，比如建立一个连接后用同样的端口再次建立连接，会出现端口不可用的情况)