TCP三次握手與四次揮手

TCP是面向鏈接的傳輸層協議，它提供可靠交付的、全雙工的、面向字節流的點對點服務。HTTP協議即是基於TCP協議實現的。（雖然做爲應用層協議，HTTP協議並無明確要求必須使用TCP協議做爲運輸層協議，可是由於HTTP協議對可靠性的的要求，默認HTTP是基於TCP協議的。如果使用UDP這種不可靠的、盡最大努力交付的運傳輸層協議來實現HTTP的話，那麼TCP協議的流量控制、可靠性保障機制等等功能就必須所有放到應用層來實現）而相比網絡層更進一步，傳輸層着眼於應用進程間的通訊，而不是網絡層的主機間的通信。咱們常見的端口、套接字等概念就是由此而生。（端口表明主機上的一個應用進程、而套接字則是ip地址與端口號的合體，能夠在網絡範圍內惟一肯定一個應用進程）TCP協議的可靠傳輸是經過滑動窗口的方法實現的；擁塞控制則有着慢開始和擁塞避免、快重傳和快恢復、RED隨機早期檢測幾種辦法。

 

TCP協議的報文

 

TCP報文段的首部分爲固定部分和選項部分，固定部分長20byte，而選項部分長度可變。（若整個首部長度不是4byte的整數倍的話，則須要用填充位來填充）在固定首部中，與本文密切相關的是如下幾項：

seq（序號）：TCP鏈接字節流中每個字節都會有一個編號，而本字段的值指的是本報文段所發送數據部分第一個字節的序號。

ack（確認號）：表示指望收到的下一個報文段數據部分的第一個字節的編號，編號爲ack-1及之前的字節已經收到。

SYN：當本字段爲1時，表示這是一個鏈接請求或者鏈接接受報文。

ACK：僅當本字段爲1時，確認號纔有效。

FIN：用來釋放一個鏈接。當本字段爲1時，表示此報文段的發送端數據已發送完畢，要求釋放運輸鏈接。

TCP三次握手過程

傳輸鏈接具備三個階段：鏈接創建、數據傳送以及鏈接釋放。傳輸鏈接管理就是對鏈接創建以及鏈接釋放過程的管控，使得其能正常運行，達到這些目的：使通訊雙方可以確知對方的存在、能夠容許通訊雙方協商一些參數（最大報文段長度、最大窗口大小等等）、可以對運輸實體資源進行分配（緩存大小等）。TCP鏈接的創建採用客戶-服務器模式：主動發起鏈接創建的應用進程叫作客戶，被動等待鏈接創建的應用進程叫作服務器。

鏈接創建階段：

第一次握手：客戶端的應用進程主動打開，並向客戶端發出請求報文段。其首部中：SYN=1,seq=x。

第二次握手：服務器應用進程被動打開。若贊成客戶端的請求，則發回確認報文，其首部中：SYN=1,ACK=1,ack=x+1,seq=y。

第三次握手：客戶端收到確認報文以後，通知上層應用進程鏈接已創建，並向服務器發出確認報文，其首部：ACK=1,ack=y+1。當服務器收到客戶端的確認報文以後，也通知其上層應用進程鏈接已創建。

在這個過程當中，通訊雙方的狀態以下圖，其中CLOSED：關閉狀態、LISTEN：收聽狀態、SYN-SENT：同步已發送、SYN-RCVD：同步收到、ESTAB-LISHED：鏈接已創建

 

 

至此，TCP鏈接就創建了，客戶端和服務器能夠愉快地玩耍了。只要通訊雙方沒有一方發出鏈接釋放的請求，鏈接就將一直保持。

鏈接釋放過程

第一次揮手：數據傳輸結束之後，客戶端的應用進程發出鏈接釋放報文段，並中止發送數據，其首部：FIN=1,seq=u。

第二次揮手：服務器端收到鏈接釋放報文段以後，發出確認報文，其首部：ack=u+1,seq=v。此時本次鏈接就進入了半關閉狀態，客戶端再也不向服務器發送數據。而服務器端仍會繼續發送。

第三次揮手：若服務器已經沒有要向客戶端發送的數據，其應用進程就通知服務器釋放TCP鏈接。這個階段服務器所發出的最後一個報文的首部應爲：FIN=1,ACK=1,seq=w,ack=u+1。

第四次揮手：客戶端收到鏈接釋放報文段以後，必須發出確認：ACK=1,seq=u+1,ack=w+1。 再通過2MSL(最長報文端壽命)後，本次TCP鏈接真正結束，通訊雙方完成了他們的告別。

在這個過程當中，通訊雙方的狀態以下圖，其中：ESTAB-LISHED：鏈接創建狀態、FIN-WAIT-1：終止等待1狀態、FIN-WAIT-2：終止等待2狀態、CLOSE-WAIT：關閉等待狀態、LAST-ACK：最後確認狀態、TIME-WAIT：時間等待狀態、CLOSED：關閉狀態