【计算机网络】TCP三次握手四次挥手

TCP的报文格式

关键字段：
序号（sequence number）
Seq序号:占4个字节，在建立连接时由计算机生成的随机数作为其初始值，通过 SYN 包传给接收端主，用来解决网络包乱序问题。
确认号ack: 占4个字节，只有ACK标志位为1时，确认序号字段才有效, Ack=Seq+1，表示期望收到的下一个字节的序号，并且确认号之前的数据已经全部接收
标志位（flag）

1. 同步SYN
   占1位，连接建立时用于同步序号。

• SYN=1时，表示这是一个连接请求或连接确认报文。
• 当SYN=1，ACK=0时表示：这是一个连接请求报文段。若同意连接，则在响应报文段中使得SYN=1，ACK=1。
  注意：SYN这个标志位只有在TCP建产连接时才会被置1，握手完成后SYN标志位被置0。

2. 终止FIN
   占1位，用于释放一个传输连接。

• FIN=1时，表示数据已全部传输完成，发送端没有数据要传输了，要求释放当前连接，但是接收端仍然可以继续接收还没有接收完的数据。
• FIN=0，正常传输数据。

3. 确认ACK
   占1位，仅当ACK=1时，确认号字段才有效。ACK=0时，确认号无效

TCP建立连接-三次握手

1. 第一次握手
   客户端发送syn包的数据包到服务器，其中SYN标志位为1, ACK=0，发送顺序号seq=i(随机int)并进入SYN_SEND状态，等待服务器确认；
   问题：此时如果报文丢失发送不到对端会如何？
   答：C端发送报文之后会启动一个定时器，在超时之后未收到S端的确认，会再次发送SYN请求，每次尝试的时间会是第一次的二倍，如果总的总尝试时间为75秒，此次建立链接失败。
2. 第二次握手
   服务器收到syn包，发现SYN=1,表示客户端请求连接，必须确认客户的SYN（将SYN和ACK置为1应答，表示同意连接），发送确认包ACK包（ack=i+1表示i之前的已经收到，期望接收下一个字节数据），同时自己也发送一个SYN包（seq=j 随机产生），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态。
   问题：如果第二次报文丢失怎么办？
   在发送完ACK+SYN报文后会启动一个定时器，超时没有收到ACK确认，会再次发送，会进行多次重试。超时时间依旧每次翻倍，重试次数可设置。
3. 第三次握手
   客户端收到服务器的SYN＋ACK包，首先进行检查（ack是否为i+1, ACK是否为1），如果正确向服务器发送确认包ACK(ack=j+1)，此包发送完毕；服务器进行检查（ack是否为j+1, ACK是否为1），如果正确，客户端和服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手
   握手过程中传送的包里不包含数据，三次握手完毕后，客户端与服务器才正式开始传送数据。理想状态下，TCP连接一旦建立，在通信双方中的任何一方主动关闭连接之前，TCP连接都将被一直保持下去。

TCP断开连接-四次挥手

由于TCP连接是全双工的，因此每个方向都必须单独进行关闭。这原则是当一方完成它的数据发送任务后就能发送一个FIN来终止这个方向的连接。收到一个 FIN只意味着这一方向上没有数据流动，一个TCP连接在收到一个FIN后仍能发送数据。首先进行关闭的一方将执行主动关闭，而另一方执行被动关闭。

1. 第一次挥手
   客户端发送一个FIN，用来关闭客户端到服务端的数据传送，也就是主动关闭方告诉被动关闭方：我已经不会再给你发数据了(当然，在fin包之前发送出去的数据，如果没有收到对应的ack确认报文，主动关闭方依然会重发这些数据)，但是，此时主动关闭方还可以接受数据。Client进入FIN_WAIT_1状态。
   注意：这里不发送的是正常连接时传输的数据(非确认报文)，而不是一切数据，所以客户端仍然能发送ACK确认报文
2. 第二次挥手
   （服务端）被动关闭方收到FIN包后，发送一个ACK给对方（ack=x+1), 服务端端进入CLOSE_WAIT状态，进入此状态后S端把剩余未发送的数据发送到C端，C端收到S端的ACK之后，进入FIN_WAIT2状态， 同时继续接受S端传输的其他数据包。
3. 第三次挥手
   S端处理完自己待发送的数据之后，也会发送FIN断开链接的请求（服务端)，用来关闭被动关闭方到主动关闭方的数据传送，也就是告诉主动关闭方，我的数据也发送完了，不会再给你发数据了, S端进入LAST_ACK状态。
4. 第四次挥手 C端方收到断开请求FIN后，发送一个ACK（ack=m+1）给被动关闭方，至此，完成四次挥手。