TCP三次握手四次挥手详解
一、详解TCP三次握手
TCP/IP协议中,TCP协议提供可靠的连接服务,采用三次握手建立一个连接。
1;建立连接时,客户端向服务器端发送一个SYN包,进入SYN_SEND状态,在该状态下,客户端等待服务器端的确认包
2;服务器端收到客户端的SYN包后,首先向客户端确认自己已收到客户端的SYN包,同时也要发送自己的SYN包,即要向发送方发送ACK包+SYN包,然后进入SYN——RECEIVE状态
3;客户端收到服务器端的ACK包+SYN包,向服务器端发送ACK包确认。然后完成三次握手,连接建立。
SYN:SYN是TCP/IP建立连接时使用的握手信号。在客户机和服务器之间建立正常的TCP网络连接时,客户机首先发出一个SYN消息,服务器使用SYN-ACK应答表示接收到了这个消息,最后客户机再以ACK消息响应。这样在客户机和服务器之间才能建立起可靠的TCP连接,数据才可以在客户机和服务器之间传递。TCP连接的第一个包,非常小的一种数据包。SYN 攻击包括大量此类的包,由于这些包看上去来自实际不存在的站点,因此无法有效进行处理。每个机器的欺骗包都要花几秒钟进行尝试方可放弃提供正常响应。
ACK:TCP数据包首部中的确认标志,对已接收到的TCP报文进行确认。
在TCP/IP协议中,如果接受方成功的接收到数据,那么会回复一个ACK数据。通常ACK信号有自己固定的格式,长度大小,由接受方回复给发送方。其格式取决于采取的网络协议。当发送方接收到ACK信号时,就可以发送下一个数据。如果发送方没有收到信号,那么发送方可能会重发当前的数据包,也可能停止传送数据。具体情况取决于所采用的网络协议。ACK信号通常是一个ASCII字符,不同的协议中ACK信号都不一样。
下面介绍几个重要的概念:
未连接队列:在三次握手协议中,服务器维护一个未连接队列,该队列为每个客户端的SYN包
(syn=j)开设一个条目,该条目表明服务器已收到SYN包,并向客户发出确认,正在等待客户的确认包。这些条目所标识的连接在服务器处于Syn_RECV状态,当服务器收到客户的确认包时,删除该条目,服务器进入ESTABLISHED状态。
Backlog参数:表示未连接队列的最大容纳数目。
SYN-ACK 重传次数
服务器发送完SYN-ACK包,如果未收到客户确认包,服务器进行首次重传,等待一段时间仍未收到客户确认包,进行第二次重传,如果重传次数超过系统规定的最大重传次数,系统将该连接信息从半连接队列中删除。注意,每次重传等待的时间不一定相同。
半连接存活时间:是指半连接队列的条目存活的最长时间,也即服务从收到SYN包到确认这个报文无效的最长时间,该时间值是所有重传请求包的最长等待时间总和。有时我们也称半连接存活时间为Timeout时间、SYN_RECV存活时间。
二、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。这个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)客户端A发送一个FIN,用来关闭客户A到服务器B的数据传送(报文段4)。
(2)服务器B收到这个FIN,它发回一个ACK,确认序号为收到的序号加1(报文段5)。和SYN一样,一个FIN将占用一个序号。
(3)服务器B关闭与客户端A的连接,发送一个FIN给客户端A(报文段6)。
(4)客户端A发回ACK报文确认,并将确认序号设置为收到序号加1( 报文段7)
TCP采用四次挥手关闭连接如图所示
为什么建立连接协议是三次握手,而关闭连接却是四次握手呢?
这是因为服务端的LISTEN状态下的SOCKET当收到SYN报文的建连请求后,它可以把ACK和SYN(ACK起应答作用,而SYN起同步作用)放在一个报文里来发送。但关闭连接时,当收到对方的FIN报文通知时,它仅仅表示对方没有数据发送给你了;但未必你所有的数据都全部发送给对方了,所以你可以未必会马上会关闭SOCKET,也即你可能还需要发送一些数据给对方之后,再发送FIN报文给对方来表示你同意现在可以关闭连接了,所以它这里的ACK报文和FIN报文多数情况下都是分开发送的。