TCP相關知識

TCP（傳輸控制協議）
tcp是面向連線的，在通訊前需要首先建立連線，通訊結束時需要釋放連線。
tcp特點

tcp提供可靠交付服務：tcp傳送的資料無重複，無丟失，無錯誤，與傳送端順序一致
tcp是面向位元組流的：tcp以位元組為單位
tcp提供全雙工通訊：tcp的兩端既可作為傳送端也可作為接收端
一條tcp連線的兩端只能有兩個端點：tcp只能提供點到點的通訊

tcp的識別符號
tcp有7種識別符號，用於表示tcp報文的性質。它們的值只能為0或1

這裡主要介紹常見的幾種識別符號

*URG=1

當URG=1時，表示本資料報的資料部分包涵緊急資訊，此時緊急指標有效

ACK=1

ACK被置為1後確認號欄位才有效
此外，TCP規定，在連線建立後傳送的所有報文段都必須把ACK置1

RST=1

當該值為1時，表示當前TCP連接出現嚴重問題，必須釋放重新連線

SYN=1

SYN在建立連線時使用
當SYN=1，ACK=0時，表示當前報文段是一個連線請求報文
當SYN=1，ACK=1時，表示當前報文段是一個同意建立連線的應答報文

FIN=1

FIN=1，表示此報文段是一個釋放連線的請求報文

TCP三次握手過程如下：

起初，服務端和客戶端都為closed狀態，在通訊開始前，客戶端和服務端都要建立各自的傳輸控制塊（TCB）。
伺服器建立完tcb後便進入listen狀態，此時準備接受客戶端傳送來的連結請求。

第一次握手
客戶端向服務端傳送請求連線報文，該報文段的頭部中SYN=1，ACK=0，seq=x。請求傳送後，客戶端便進入SYN-SENT狀態。

SYN=1, ACK=0表示該報文為請求連線報文
seq=x，表示本次tcp通訊的位元組流的初始序號
tcp規定syn=1的報文段不能有資料部分，但是要消耗掉一個序號

第二次握手
服務端收到連線請求報文後，如果同意連線，則會發送一個應答：SYN=1, ACK=1, seq=y，ack=x+1，該應答報文傳送完成後，服務端便進入SYN-RCVD狀態

SYN=1, ACK=1，表示該報文為同意連線的應答報文
seq=y，表示服務端作為傳送者時，傳送位元組流的初始序號
ack=x+1，表示服務端希望下一個資料報傳送序號是從x+1開始的位元組流

第三次握手
當客戶端接收到同意連線的應答報文時，還需向服務端傳送一個確認報文段，表示：服務端傳送過來的同意連線的應答報文已成功接收到。

該報文段的頭部為：ACK=1，seq=x+1，ack=y+1
客戶端傳送完這個報文段後，便進入了ESTABLISHED狀態，服務端收到這個應答報文後，也進入ESTABLISHED狀態，此時整個連線建立完成。

為何tcp連線的建立需要三次握手，兩次握手行不行？

答案是不行

三次握手的目的是：防止實效的請求連線報文段被服務端接收，從而產生錯誤

失效的請求連線報文：客戶端向服務端傳送的連線請求丟失，客戶端等待應答超時後就會重新發送請求連線報文，此時，上一個連結請求就是實效的

如果連線只建立兩次握手，客戶端並無大的改變，仍然需要獲得服務端的應答報文後進入ESTABLISHED狀態，而此時，服務端在接收到請求連線報文後就進入ESTABLISHED狀態；

如果網路堵塞，客戶端傳送的請求連線報文遲遲無法到達服務端，客戶端請求超時就會重新發送連線請求，此時，如果服務端正確的接受了該次連線請求，並正確應答，雙發便開始通訊，接收通訊時釋放連線；

如果此時那個實效的連線請求到達了服務端，由於只有兩次握手，服務端接收到請求連線報文後就進入ESTABLISHED狀態，等待客戶端傳送資料，或者主動傳送資料，但是此時，客戶端早已進入CLOSED狀態，服務端就會一直等待下去，造成服務端連線資源的浪費。

TCP的四次揮手

tcp連線是雙向的，其釋放連線需要四步 。

在四次揮手中，前兩次揮手用於斷開一個方向的連線，後兩次揮手用於斷開另一個方向的連線

第一次揮手

如果A認為資料傳送完成後，則需要向B傳送連結釋放請求；該請求只有報文頭，主要攜帶的引數為：FIN=1，seq=u。 此時A將進入FIN-WAIT-1狀態。

FIN=1； 表示該報文段是一個連結釋放請求
seq=u； 表示A向B傳送的最後一個位元組序號為u-1

第二次揮手

B收到A的連線釋放請求後，會通知相應的應用程式，告訴它A向B方向的連結已經釋放，此時B進入CLOSE-WAIT狀態，並向A傳送連結釋放的應答，其報文頭包含：ACK=1，seq=v，ack=u+1

ACK=1；除tcp連結請求報文外，tcp通訊過程中所有的資料報的ack都為1，表示應答
seq=v；表示B向A傳送的最後一個位元組序號為v-1
ack=u+1；表示希望收到從第u+1個位元組開始的報文段，並已經成功接收前u個位元組
A收到該應答，便進入FIN-WAIT-2狀態，等待B傳送連線釋放請求

第二次揮手完成後，A到B方向的連結已經釋放，B不會再接受資料，A也不會再向B傳送資料；但是B向A方向的連結仍然存在，B可以繼續向A傳送資料

* 第三次揮手*
當B向A傳送完資料後，向A傳送連結釋放請求，請求頭：FIN=1，ACK=1，seq=w，ack=u+1；

報文頭中的識別符號含義同上

第四次揮手

A收到釋放請求報文後，向B傳送確認應答，此時，A進入TIME-WAIT狀態，該狀態會持續2MSL時間，若該時間段內，B沒有重新發送請求的話，A便進入CLOSED狀態，撤銷TCB。當B受到確認應答後，也進入CLOSED狀態，撤銷TCB

為何第四次揮手時，A要進入TIME-WAIT狀態，並等待2MSL時間，然後才進入CLOSED狀態

目的： 為了確保B收到A的確認應答

如果當a傳送完確認應答之後，直接進入closed狀態，如果該應答丟失，b等待超時，就會重新發送連結釋放請求，但是此時a已經關閉，不會作出任何響應，因此b永遠無法正確關閉。