TCP概述\三次握手四次揮手\報文首部,經常使用熟知端口號

06.26自我總結

1.TCP概述

TCP把鏈接做爲最基本的對象，每一條TCP鏈接都有兩個端點，這種端點咱們叫做套接字（socket），它的定義爲端口號拼接到IP地址即構成了套接字，例如，若IP地址爲192.3.4.16 而端口號爲80，那麼獲得的套接字爲192.3.4.16:80。

2.經常使用熟知端口號

應用程序	FTP	TFTP	TELNET	SMTP	DNS	HTTP	SSH	MYSQL
熟知端口	21,20	69	23	25	53	80	22	3306
傳輸層協議	TCP	UDP	TCP	TCP	UDP	TCP	TCP	TCP

3.TCP三次握手

握手的過程實際上是客戶端和服務端進行數據傳輸鏈接的過程

1.三次握手動態展現

2.關於三次握手

三次揮手主要分三個階段

• 客戶端向服務端發起鏈接請求,客戶端把首都syn的消息發送給服務器

• 服務器收到消息向客戶端發送首部syn與發過來的syn匹配的信息,併發送ack信息(爲了防止僞ip訪問想獲取數據鏈接)

• 客戶端收到了syn與ack信息後,進入準備鏈接狀態,再把ack消息發送給服務器

• 服務器收到ack消息後也進入鏈接狀態與客戶端進行鏈接

專業術語介紹着三個階段:

1. TCP服務器進程先建立傳輸控制塊TCB，時刻準備接受客戶進程的鏈接請求，此時服務器就進入了LISTEN（監聽）狀態；
2. TCP客戶進程也是先建立傳輸控制塊TCB，而後向服務器發出鏈接請求報文，這是報文首部中的同部位SYN=1，同時選擇一個初始序列號 seq=x ，此時，TCP客戶端進程進入了 SYN-SENT（同步已發送狀態）狀態。TCP規定，SYN報文段（SYN=1的報文段）不能攜帶數據，但須要消耗掉一個序號。
3. TCP服務器收到請求報文後，若是贊成鏈接，則發出確認報文。確認報文中應該 ACK=1，SYN=1，確認號是ack=x+1，同時也要爲本身初始化一個序列號 seq=y，此時，TCP服務器進程進入了SYN-RCVD（同步收到）狀態。這個報文也不能攜帶數據，可是一樣要消耗一個序號。
4. TCP客戶進程收到確認後，還要向服務器給出確認。確認報文的ACK=1，ack=y+1，本身的序列號seq=x+1，此時，TCP鏈接創建，客戶端進入ESTABLISHED（已創建鏈接）狀態。TCP規定，ACK報文段能夠攜帶數據，可是若是不攜帶數據則不消耗序號。
5. 當服務器收到客戶端的確認後也進入ESTABLISHED狀態，此後雙方就能夠開始通訊了。

4.TCP四次揮手

揮手實際上是客戶端與服務器斷開鏈接的過程

1.四次揮手動態展現

2.關於四次揮手

四次揮手主要分四個階段

• 客戶端向服務器發送我要關閉了,fin的請求
• 服務器收到請求後將有些未能傳完的數據,開始所有傳給客戶端
• 所有傳送完了發送給客戶端一個fin消息
• 客戶端收到消息後,發給服務器ack請求告訴服務器能夠關閉了

專業術語將這四個步驟

1. 客戶端進程發出鏈接釋放報文，而且中止發送數據。釋放數據報文首部，FIN=1，其序列號爲seq=u（等於前面已經傳送過來的數據的最後一個字節的序號加1），此時，客戶端進入FIN-WAIT-1（終止等待1）狀態。 TCP規定，FIN報文段即便不攜帶數據，也要消耗一個序號。
2. 服務器收到鏈接釋放報文，發出確認報文，ACK=1，ack=u+1，而且帶上本身的序列號seq=v，此時，服務端就進入了CLOSE-WAIT（關閉等待）狀態。TCP服務器通知高層的應用進程，客戶端向服務器的方向就釋放了，這時候處於半關閉狀態，即客戶端已經沒有數據要發送了，可是服務器若發送數據，客戶端依然要接受。這個狀態還要持續一段時間，也就是整個CLOSE-WAIT狀態持續的時間。
3. 客戶端收到服務器的確認請求後，此時，客戶端就進入FIN-WAIT-2（終止等待2）狀態，等待服務器發送鏈接釋放報文（在這以前還須要接受服務器發送的最後的數據）。
4. 服務器將最後的數據發送完畢後，就向客戶端發送鏈接釋放報文，FIN=1，ack=u+1，因爲在半關閉狀態，服務器極可能又發送了一些數據，假定此時的序列號爲seq=w，此時，服務器就進入了LAST-ACK（最後確認）狀態，等待客戶端的確認。
5. 客戶端收到服務器的鏈接釋放報文後，必須發出確認，ACK=1，ack=w+1，而本身的序列號是seq=u+1，此時，客戶端就進入了TIME-WAIT（時間等待）狀態。注意此時TCP鏈接尚未釋放，必須通過2∗ *∗MSL（最長報文段壽命）的時間後，當客戶端撤銷相應的TCB後，才進入CLOSED狀態。
6. 服務器只要收到了客戶端發出的確認，當即進入CLOSED狀態。一樣，撤銷TCB後，就結束了此次的TCP鏈接。能夠看到，服務器結束TCP鏈接的時間要比客戶端早一些。

5.TCP報文首部

• 源端口和目的端口:各佔2個字節，分別寫入源端口和目的端口.
• 序號:佔4個字節，TCP鏈接中傳送的字節流中的每一個字節都按順序編號。例如，一段報文的序號字段值是 301 ，而攜帶的數據共有100字段，顯然下一個報文段（若是還有的話）的數據序號應該從401開始.
• 確認號:佔4個字節，是指望收到對方下一個報文的第一個數據字節的序號。例如，B收到了A發送過來的報文，其序列號字段是501，而數據長度是200字節，這代表B正確的收到了A發送的到序號700爲止的數據。所以，B指望收到A的下一個數據序號是701，因而B在發送給A的確認報文段中把確認號置爲701.
• 數據偏移:佔4位，它指出TCP報文的數據距離TCP報文段的起始處有多遠.
• 保留:佔6位，保留從此使用，但目前應都位0.
• 緊急URG:當URG=1，代表緊急指針字段有效。告訴系統此報文段中有緊急數據.
• 確認ACK:僅當ACK=1時，確認號字段纔有效。TCP規定，在鏈接創建後全部報文的傳輸都必須把ACK置1.
• 推送PSH:當兩個應用進程進行交互式通訊時，有時在一端的應用進程但願在鍵入一個命令後當即就能收到對方的響應，這時候就將PSH=1.
• 復位RST:當RST=1，代表TCP鏈接中出現嚴重差錯，必須釋放鏈接，而後再從新創建鏈接.
• 同步SYN:在鏈接創建時用來同步序號。當SYN=1，ACK=0，代表是鏈接請求報文，若贊成鏈接，則響應報文中應該使SYN=1，ACK=1.
• 終止FIN:用來釋放鏈接。當FIN=1，代表此報文的發送方的數據已經發送完畢，而且要求釋放.
• 窗口:佔2字節，指的是通知接收方，發送本報文你須要有多大的空間來接受.
• 檢驗和:佔2字節，校驗首部和數據這兩部分.
• 緊急指針:佔2字節，指出本報文段中的緊急數據的字節數.

6.關於TCP常見的問題

1.爲何客戶端最後還會等待2MSL?

MSL（Maximum Segment Lifetime），TCP容許不一樣的實現能夠設置不一樣的MSL值。

1. 保證客戶端發送的最後一個ACK報文可以到達服務器，由於這個ACK報文可能丟失，站在服務器的角度看來，我已經發送了FIN+ACK報文請求斷開了，客戶端尚未給我回應，應該是我發送的請求斷開報文它沒有收到，因而服務器又會從新發送一次，而客戶端就能在這個2MSL時間段內收到這個重傳的報文，接着給出迴應報文，而且會重啓2MSL計時器。
2. 防止相似與「三次握手」中提到了的「已經失效的鏈接請求報文段」出如今本鏈接中。客戶端發送完最後一個確認報文後，在這個2MSL時間中，就可使本鏈接持續的時間內所產生的全部報文段都從網絡中消失。這樣新的鏈接中不會出現舊鏈接的請求報文。

簡單來講就是爲何給客戶端忽然關掉給他點時間讓他重啓,好繼續完成數據傳輸

2.爲何創建鏈接三次握手,關閉四次握手

創建鏈接的時候，服務器在LISTEN狀態下，收到創建鏈接請求的SYN報文後，把ACK和SYN放在一個報文裏發送給客戶端。而關閉鏈接時，服務器收到對方的FIN報文時，僅僅表示對方再也不發送數據了可是還能接收數據，而本身也未必所有數據都發送給對方了，因此己方能夠當即關閉，也能夠發送一些數據給對方後，再發送FIN報文給對方來表示贊成如今關閉鏈接，所以，己方ACK和FIN通常都會分開發送，從而致使多了一次。

簡單來講三次握手是讓數據鏈接時候更加準確的服務端鏈接上客戶端,也能夠防止僞IP進行請求,四次揮手保證關閉前服務端已經成功把剩下的信息發送給客戶端

3.若是已經創建鏈接,可是客戶端忽然出現故障關閉

TCP還設有一個保活計時器，顯然，客戶端若是出現故障，服務器不能一直等下去，白白浪費資源。服務器每收到一次客戶端的請求後都會從新復位這個計時器，時間一般是設置爲2小時，若兩小時尚未收到客戶端的任何數據，服務器就會發送一個探測報文段，之後每隔75秒發送一次。若一連發送10個探測報文仍然沒反應，服務器就認爲客戶端出了故障，接着就關閉鏈接。

簡單來講服務器會等一段時間,若是在這時間內客戶端依然沒有發送消息給服務端,服務端會自動關閉鏈接