初探TCP

時間 2019-11-06

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級別： ★★☆☆☆
標籤：「TCP」「三次握手」「數據傳輸」「四次揮手」
做者： WYW
審校： QiShare團隊php

筆者最近看了關於Python的部份內容，發現網絡編程部分很是容易可以建立一個本地TCP服務器，正好能夠用來分析一下TCP的請求和響應過程。在本篇文章，筆者將給你們介紹下TCP創建鏈接（三次握手），傳輸數據，斷開鏈接（四次揮手）的過程。html

TCP簡介

TCP：TCP(Transmission Control Protocol 傳輸控制協議)是一種面向鏈接的、可靠的、基於字節流的傳輸層通訊協議，由IETF的RFC 793定義。python
聊到網絡協議，咱們經常會想到OSI（Open System Interconnection 開放式系統互聯）七層模型、TCP/IP協議簇，她位於OSI、TCP/IP協議簇哪一層等問題。以下圖OSI七層模型及對應的TCP/IP協議簇所示，TCP位於OSI中的第四層（傳輸層）。位於TCP/IP協議簇中的第四層（TCP or UDP）。git

下圖爲OSI七層模型及對應的TCP/IP協議簇github

TCP是面向鏈接的，是指客戶端在發送、接收數據以前須要先創建鏈接，這個鏈接過程須要三次握手來完成，筆者藉助Python搭建了一個本地的TCP服務，並使用Wireshark_{（Wireshark(前稱Ethereal)是一個網絡封包分析軟件。網絡封包分析軟件的功能是擷取網絡封包，並儘量顯示出最爲詳細的網絡封包資料。）}捕獲了本地的TCP服務器和TCP客戶端之間請求響應的過程，帶你們一塊兒看一下創建鏈接（三次握手），傳輸數據，斷開鏈接（四次揮手）的過程。

本地搭建TCP服務準備工做：

筆者在前文提到了要用Python建立一個本地TCP服務器，而且分析TCP的請求響應過程。這裏筆者使用的是PythonIDE、Mac自帶的終端簡單建立了一個本地TCP服務端和客戶端。編程

筆者會分析的過程以下：
-> 建立而且啓動一個端口號爲20000的TCP服務端
-> 建立客戶端並和服務端創建鏈接（三次握手）
-> 客戶端向服務端發送數據'AB'
-> 服務端到數據後給客戶端發送數據'AB'
-> 服務端收到數據向客戶端發送收到的數據（當前即'AB'）
-> 客戶端和服務端斷開鏈接（四次揮手）
-> 使用Wireshark對創建鏈接（三次握手），傳輸數據，斷開鏈接（四次揮手）的過程進行分析
服務端代碼：bash

Python 3.7.1 (v3.7.1:260ec2c36a, Oct 20 2018, 03:13:28) 
[Clang 6.0 (clang-600.0.57)] on darwin
Type "help", "copyright", "credits" or "license()" for more information.
>>> from socketserver import BaseRequestHandler, TCPServer
>>> class EchoHandler(BaseRequestHandler):
	def handle(self):
		print('Got connection from', self.client_address)
		while True:
			msg = self.request.recv(8192)
			if not msg:
				break
			self.request.send(msg)

			
>>> if __name__ == '__main__':
	serv = TCPServer(('', 20000), EchoHandler)
	serv.serve_forever()

	
Got connection from ('127.0.0.1', 59006)
複製代碼

客戶端代碼：服務器

wangyongwangdeiMac:~ wangyongwang$ python
Python 2.7.15 (default, Oct  2 2018, 11:47:18) 
[GCC 4.2.1 Compatible Apple LLVM 10.0.0 (clang-1000.11.45.2)] on darwin
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> from socket import socket, AF_INET, SOCK_STREAM
>>> s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
>>> s.connect(('localhost', 20000))
複製代碼

上述代碼的效果以下圖所示：微信

如上圖，Got connection from ('127.0.0.1', 62515)咱們能夠肯定客戶端使用的端口是59006。網絡

經過上述準備工做，下邊筆者會使用Wireshark捕獲TCP請求響應的整個過程，並進行相應分析。

TCP三次握手

TCP經過三次握手創建鏈接，咱們對下圖應該比較熟悉：

對上圖中的代號及下文中的代號作說明：

Seq即下文中的Sequence number ，序列號是指發送數據的位置。每發送一次數據，就累加一次該數據字節數的大小。通常用Wireshark捕獲咱們平時的請求的Seq是一個隨機數。
Ack 即Acknowledgement number，是指下一次應該受到的數據的序列號。
SYN爲Flags部分的Syn，Syn爲1表示但願創建鏈接。
ACK爲Flags部分的ACK，Ack爲1表示確認應答的字段變爲有效。

TCP第一次握手，客戶端向服務端發送報文，關鍵信息爲Syn=1，Seq=0。以下圖所示，sequence number= x = 0，Syn=1。

TCP第二次握手，服務端向客戶端發送報文，關鍵信息爲Ack=x+1=1，Syn=1，Seq=y=0。以下圖所示，sequence number=y=0，Ack=x+1=1 , Syn = 1。

TCP第三次握手，客戶端向服務端發送報文，Seq=x+1=1，Ack=y+1=1，ACK=1。以下圖所示，Seq=x+1=1，Ack=y+1=1，ACK=1。

咱們能夠發如今三次握手以後，還有一次TCP Window Update。

TCP Window Update 是TCP通訊中的一個狀態，它能夠發生的緣由有不少，但最終歸結於發送者傳輸數據的速度比接收者讀取的數據還快，這使得接受端的在緩衝區必須釋放一部分空間來裝發送過來的數據，而後向發送者發送Windows Update，告訴給發送者應該以多大的速度發送數據，從而使得數據傳輸與接受恢復正常。參考：tcp三次握手

從上圖TCP Window Update，根據Source Port：20000及Destination Port：59006可知，當前發送者是客戶端，解釋下上一段文字的意思是，客戶端發送的數據太快，服務端讀書數據慢，服務端向客戶端發送了一個TCP Window Update的報文。

上述內容就是TCP創建鏈接的過程，下邊筆者給你們介紹下傳輸數據部分的內容：