TCP網絡協議
阿新 • • 發佈：2019-03-17
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兩個主機中間的通信
兩個主機之間的通信是一個主機的進程與另一個主機的進程在交換數據，IP協議只是把數據包文傳輸到目的主機，但並沒有交付給目的主機的具體應用進程。只有端到端的通信才是真正的應用進程之間的通信
TCP概述
TCP把鏈接作為最基礎的對象，每一條TCP鏈接都有兩個端點，端點也叫作套接字，套接字的定義為：IP地址拼接端口號，如：192.168.77.91:8080。
TCP報文關鍵首部
- 序號，占4個字節，TCP連接中傳輸的字節流中每個字節都按順序編號。例如一個報文的序號字段是301，而其攜帶的數據公有100的字節，故而下一個報文段（如果有的話）數據序號應該是從401開始。
- 確認號，占4個字節，是期望收到下一個報文的第一個數據字節的序號。
- 確認ACK，只有當ACK=1時，確認號字段才有效。TCP規定，建立連接後所有報文的傳輸都必須把ACK置一。TCP規定，ACK報文段可以攜帶數據，但是如果不攜帶數據則不需要消耗序號。
- 同步SYN，在連接建立時用來同步序號。當SYN=1，ACK=0，表明是連接請求報文，若同意連接，則響應報文中應該使SYN=1，ACK=1。TCP規定，SYN報文段（SYN=1）不能攜帶數據，但要消耗一個序號。
- 終止FIN，用來釋放連接。當FIN=1，表明此報文的發送方的報文已經發送完畢，請求釋放連接。TCP規定，FIN報文段即使不攜帶數據，也要消耗一個序號。
TCP三次握手
最開始的時候客戶端和服務器都是處於CLOSED狀態。主動打開連接的為客戶端，被動打開連接的是服務器。
- TCP服務器進程先創建傳輸控制塊TCB，時刻準備接受客戶進程的連接請求，此時服務器就進入了LISTEN（監聽）狀態；
- TCP客戶進程也是先創建傳輸控制塊TCB，然後向服務器發出連接請求報文，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，但需要消耗掉一個序號。
- TCP服務器收到請求報文後，如果同意連接，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，同時也要為自己初始化一個序列號 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，但是同樣要消耗一個序號。
- 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，自己的序列號seq=x+1，此時，TCP連接建立，客戶端進入ESTABLISHED（已建立連接）狀態。TCP規定，ACK報文段可以攜帶數據，但是如果不攜帶數據則不消耗序號。
- 當服務器收到客戶端的確認後也進入ESTABLISHED狀態，此後雙方就可以開始通信了。
TCP四次揮手
數據傳輸完畢後，雙方都可釋放連接。最開始的時候，客戶端和服務器都是處於ESTABLISHED狀態，然後客戶端主動關閉，服務器被動關閉。
- 客戶端進程發出連接釋放報文，並且停止發送數據。釋放數據報文首部，FIN=1，其序列號為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報文段即使不攜帶數據，也要消耗一個序號。
- 服務器收到連接釋放報文，發出確認報文，ACK=1，ack=u+1，並且帶上自己的序列號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，但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。
- 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，等待服務器發送連接釋放報文（在這之前還需要接受服務器發送的最後的數據）。
- 服務器將最後的數據發送完畢後，就向客戶端發送連接釋放報文，FIN=1，ack=u+1，由於在半關閉狀態，服務器很可能又發送了一些數據，假定此時的序列號為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。
- 客戶端收到服務器的連接釋放報文後，必須發出確認，ACK=1，ack=w+1，而自己的序列號是seq=u+1，此時，客戶端就進入了TIME-WAIT（時間等待）狀態。註意此時TCP連接還沒有釋放，必須經過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。
- 服務器只要收到了客戶端發出的確認，立即進入CLOSED狀態。同樣，撤銷TCB後，就結束了這次的TCP連接。可以看到，服務器結束TCP連接的時間要比客戶端早一些。
2MSL
- 確保最後一個ACK報文能夠到達目標服務器.
- 消耗本次連接中的舊報文。
為什麽建立連接是三次握手，關閉連接確是四次揮手呢？
三次握手中，服務端將同步SYN和確認ACK放到一個報文裏發送給客戶端。關閉連接時，服務端接收到客戶端連接終止請求，這僅表示對方不再發送數據但還能繼續接受數據，而自身還可有數據未發送，所以先對客戶端的連接終止請求恢復確認報文，如果還有數據需要發送則接著發送未發送的數據，待數據發送完畢再發送FIN報文給客戶端表示同意現在關閉連接。由於己方的ACK和FIN報文是分開發送的，所以會多了一次請求。
如果已經建立了連接，但是客戶端突然出現故障了怎麽辦？
TCP保活計時器，多次發送探測報文。
參考
TCP網絡協議