tcp 三次握手建立連線難點總結

阿新 • • 發佈：2021-10-30

所謂三次握手(Three-way Handshake)，是指建立一個TCP連線時，需要客戶端和伺服器總共傳送3個包。

三次握手的目的是連線伺服器指定埠，建立TCP連線,並同步連線雙方的序列號和確認號並交換 TCP 視窗大小資訊.在socket程式設計中，客戶端執行connect()時。將觸發三次握手。

要了解tcp包的頭部資訊

網路中傳輸的資料包由兩部分組成：一部分是協議所要用到的首部，另一部分是上一層傳過來的資料。首部的結構由協議的具體規範詳細定義。在資料包的首部，明確標明瞭協議應該如何讀取資料。反過來說，看到首部，也就能夠了解該協議必要的資訊以及所要處理的資料。包首部就像協議的臉。

下面是tcp包頭的資訊

這裡要區分32位確認序號ack 和標誌位的ACK，標誌位的ACK一般為空或者置為1，但是確認序號ack一般是和序號seq這一串數字+1。

TCP埠號
TCP的連線是需要四個要素確定唯一一個連線：
（源IP，源埠號）+ （目地IP，目的埠號）
所以TCP首部預留了兩個16位作為埠號的儲存，而IP地址由上一層IP協議負責傳遞
源埠號和目地埠各佔16位兩個位元組，也就是埠的範圍是2^16=65535
另外1024以下是系統保留的，從1024-65535是使用者使用的埠範圍
TCP的序號和確認號：
32位序號 seq：Sequence number 縮寫seq ，TCP通訊過程中某一個傳輸方向上的位元組流的每個位元組的序號，通過這個來確認傳送的資料有序

，比如現在序列號為1000，傳送了1000，下一個序列號就是2000。
32位確認號 ack：Acknowledge number 縮寫ack，TCP對上一次seq序號做出的確認號，用來響應TCP報文段，給收到的TCP報文段的序號seq加1。
TCP的標誌位
每個TCP段都有一個目的，這是藉助於TCP標誌位選項來確定的，允許傳送方或接收方指定哪些標誌應該被使用，以便段被另一端正確處理。
用的最廣泛的標誌是SYN，ACK和FIN，用於建立連線，確認成功的段傳輸，最後終止連線。
1. SYN：簡寫為S，同步標誌位，用於建立會話連線，同步序列號；
2. ACK：簡寫為.，確認標誌位，對已接收的資料包進行確認；
3. FIN：簡寫為F
  
  ，完成標誌位，表示我已經沒有資料要傳送了，即將關閉連線；
4. PSH：簡寫為P，推送標誌位，表示該資料包被對方接收後應立即交給上層應用，而不在緩衝區排隊；
5. RST：簡寫為R，重置標誌位，用於連線復位、拒絕錯誤和非法的資料包；
6. URG：簡寫為U，緊急標誌位，表示資料包的緊急指標域有效，用來保證連線不被阻斷，並督促中間裝置儘快處理；

建立連線的過程

seq 和 ack 的資訊就像是客戶端與服務端通訊的問答資訊。

第一個包：客戶端請求（問）

第二個包：服務端應答（答），並且也有一個請求，SYN=1，也生成一個seq（問）

第三個包：客戶端迴應（答），回答第二個包裡的seq，返回ack=seq+1

第一次握手：
客戶端將TCP報文標誌位SYN置為1，隨機產生一個序號值seq=J，儲存在TCP首部的序列號(Sequence Number)欄位裡，指明客戶端打算連線的伺服器的埠，並將該資料包傳送給伺服器端，傳送完畢後，客戶端進入SYN_SENT狀態，等待伺服器端確認。
第二次握手：
伺服器端收到資料包後由標誌位SYN=1知道客戶端請求建立連線，伺服器端將TCP報文標誌位SYN和ACK都置為1，ack=J+1，隨機產生一個序號值seq=K，並將該資料包傳送給客戶端以確認連線請求，伺服器端進入SYN_RCVD狀態。
第三次握手：
客戶端收到確認後，檢查ack是否為J+1，ACK是否為1，如果正確則將標誌位ACK置為1，ack=K+1，並將該資料包傳送給伺服器端，伺服器端檢查ack是否為K+1，ACK是否為1，如果正確則連線建立成功，客戶端和伺服器端進入ESTABLISHED狀態，完成三次握手，隨後客戶端與伺服器端之間可以開始傳輸資料了。