【计算机网络】三次握手与四次挥手详解以及相关问题

1.三次握手:

 

1)相关概念:

SYN(Synchronous:同步):建立连接标志位,置1表明建立连接。

ACK(Acknowledge:确认):确认标志位,置1表明收到请求。

FIN(Finsh:结束):断开链接标志位,置1表明要断开连接。

TCP传送数据包括建立建立、发送数据、断开链接三个过程,三次握手发生在建立连接这一步。

 

2)握手过程:

第一次握手:Clien(客户机)将标志位SYN(用来标志是否建立连接)置为1,随机产生一个值seq=J,并将该数据包发送给Server(服务器),客户机进入SYN_SENT(等待发送)状态,等待Server(服务器)确认。

第二次握手:Server收到数据包后由标志位SYN=1知道Client请求建立连接,Server将标志位SYN和ACK都置为1,ack=J+1,随机产生一个值seq=K,并将该数据包发送给Client以确认连接请求,Server进入SYN_RCVD状态。

第三次握手:Client收到确认后,检查ack是否为J+1,ACK是否为1,如果正确则将标志位ACK置为1,ack=K+1,并将该数据包发送给Server,Server检查ack是否为K+1,ACK是否为1,如果正确则连接建立成功,Client和Server进入ESTABLISHED状态,完成三次握手,随后Client与Server之间可以开始传输数据了。

*注意:seq随机数相当于是用以核对是否正确接受,当发送发发送一个随机数seq时,发送方就要收到一个seq+1才能认为收到正确的确认。

 

2.四次挥手:

(1)相关概念:四次挥手发生在TCP连接的断开链接这一步。TCP共有6个标志位,分别是:SYN(synchronous),建立联机;ACK(acknowledgement),确认;PSH(push),传输;FIN(finish),结束;RST(reset),重置;URG(urgent),紧急。

*注:由于TCP连接是全双工的,因此,每个方向都必须要单独进行关闭,这一原则是当一方完成数据发送任务后,发送一个FIN来终止这一方向的连接,收到一个FIN只是意味着这一方向上没有数据流动了,即不会再收到数据了,但是在这个TCP连接上仍然能够发送数据,直到这一方向也发送了FIN。首先进行关闭的一方将执行主动关闭,而另一方则执行被动关闭。

(2)挥手过程:

第一次挥手:Client发送一个FIN,用来关闭Client到Server的数据传送,Client进入FIN_WAIT_1状态

第二次挥手:Server收到FIN后,发送一个ACK给Client,确认序号为收到序号+1(与SYN相同,一个FIN占用一个序号),Server进入CLOSE_WAIT状态。此时TCP链接处于半关闭状态,即客户端已经没有要发送的数据了,但服务端若发送数据,则客户端仍要接收。

第三次挥手:Server发送一个FIN,用来关闭Server到Client的数据传送,Server进入LAST_ACK状态。

第四次挥手:Client收到FIN后,Client进入TIME_WAIT状态,接着发送一个ACK给Server,确认序号为收到序号+1,Server进入CLOSED状态,完成四次挥手。

3.为什么是三次握手而不是两次握手?

 为了防止 已失效的链接请求报文突然又传送到了服务端,因而产生错误。

 客户端发出的连接请求报文并未丢失,而是在某个网络节点长时间滞留了,以致延误到链接释放以后的某个时间才到达Server。这是,Server误以为这是Client发出的一个新的链接请求,于是就向客户端发送确认数据包,同意建立链接。若不采用“三次握手”,那么只要Server发出确认数据包,新的链接就建立了。由于client此时并未发出建立链接的请求,所以其不会理睬Server的确认,也不与Server通信;而这时Server一直在等待Client的请求,这样Server就白白浪费了一定的资源。若采用“三次握手”,在这种情况下,由于Server端没有收到来自客户端的确认,则就会知道Client并没有要求建立请求,就不会建立链接。

 

4.关于2MSL问题:

MSL:报文最大生存时间。

2MSL即两倍的MSL,TCP的TIME_WAIT状态也称为2MSL等待状态,即第3次握手完成后发送了第四次握手的ACK包后就进入了TIME_WAIT状态,必须在此状态上停留两倍的MSL时间,等待2MSL时间主要目的是怕最后一个 ACK包对方没收到,那么对方在超时后将重发第三次握手的FIN包,主动关闭端接到重发的FIN包后可以再发一个ACK应答包。在TIME_WAIT状态 时两端的端口不能使用,要等到2MSL时间结束才可继续使用。当连接处于2MSL等待阶段时任何迟到的报文段都将被丢弃。