TCP那些事儿(一)

按照惯例，我们先讲TCP三次握手与四次挥手。

TCP头部结构

TCP三次握手做了哪些多动作，他是怎么确认连接的呢，要想了解这个，我们先来看一下TCP报文的头部结构！

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图片我就不画了，引用自水印上的那位朋友，这里贴上他的空间链接

我们来了解一下，报文头部的每一个字段都代表什么意思：

16位Source port&Destination port:源端口和目标端口，他们和源IP/目标IP一起共同唯一的确定一条TCP链接
32位Sequence number:数据序列号，表示报文中第一个字节的数据的序号，用来确认数据。
32位Acknowledament number:确认序列号，仅当ACK标准为1时有效，表示期望收到的下一个数据包的第一个字节的序列号。
4位Data offset:数据偏移，表示头部的长度
Reserved:保留位
NS:实验标志
CWR:中间路由拥塞状态标志位
ECE:中间路由拥塞使能标志位，表示是否支持中间路由进行拥塞状态修改
6位标志位：
- UEG:表示紧急指针(Urgent pointer)是否有效。
- ACK:表示确认序列号(Acknowledament number)是否有效。
- PSH:提示接收方应尽快将这个报文交给应用层，为接收后续数据腾出空间。
- RES:表示要求对方重新建立连接。
- SYN:表示请求建立一个连接。
- FIN:表示通知对方要关闭连接
16位Window size:窗口大小：代表窗口的数据字节容量，告知对方本段的TCP接收缓冲区还能容纳多少字节的数据。用来控制发包速度。
16位Check sum:校验和，有发送端填充，用来提供给接收端对数据包进行校验，确认数据包是否损坏，是TCP可靠传输的重要保障。
16位Urgent pointer:紧急指针，是一个正的偏移量。它和序号字段的值相加表示最后一个紧急数据的下一字节的序号。因此，确切地说，这个字段是紧急指针相对当前序号的偏移，不妨称之为紧急偏移。TCP的紧急指针是发送端向接收端发送紧急数据的方法。
Options:头部选项：TCP头部的最后一个字段，可变长度，但最多不得超过40字节，因为TCP头部总长不得超过60字节。

了解完TCP的头部结构，我们再来看看TCP的三次握手，你就会对他的每一步操作更加清晰，知道他每一步后面的意义。

TCP三次握手

先上图：

三次握手.png

第一次握手：

客户端构建一个数据包，将SYN标志置位1，然后随机产生一个数据序列号seq=J,并将该数据包发送给服务端，然后客户端进展SYN_SENT状态，等待服务端确认。

第二次握手:

服务端接收到数据包后，判断标志位SYN=1得知客户端请求建立连接，然后构建一个数据包，将标志位SYN和ACK都置为1，然后根据客户端发送的数据包的序列号，将确认序列号加1，即ack=J+1,再随机生成一个数据序列号seq=K。然后发送给客户端。服务端进入SYN_RCVD状态。

第三次握手：

客户端收到确认数据包后，检查确认序列号ack是否等于J+1，标志位ACK是否为1，如果正确，则构建一个标志位ACK位1，确认序列号ack=K+1的数据包发送给服务端，服务端检查确认序列号是否为K+1，ACK是否为1，如果正确，则建立连接成功，Client都进入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。

2022-01-28

TCP四次挥手

四次挥手.png

第一次挥手：

客户端构建一个标志位FIN=1，数据序列号为sep=u的挥手包给服务端，告知服务端客户端数据已经发送完成，现在请求关闭连接。这个时候客户端状态会由ESTABLISHED状态变更为FIN-WAIT-1状态。

第二次挥手：

服务端收到数据包后，检查到标志位FIN=1后知道客户端数据已经发送完成，正在请求关闭连接。服务端后构建一个标志位ACK=1，数据序列号为seq=v，确认序列号ack=u+1的数据包发送给客户端，告知客户端，我已经收到了你的关闭连接的申请；然后服务端状态会由ESTABLISHED状态变更为CLOSE-WAIT状态。客户端收到数据包后，检查到标志位ACK=1，确认序列号ack=u+1，知道服务端已经收到了他的关闭申请，这个时候客户端状态会由FIN-WAIT-1状态变更为FIN-WAIT-2状态。

到这里，可以理解为，客户端往服务发送数据的通道已经关闭了。

接下来便是关闭服务端往客户端发送数据的通道了。

第三次挥手：

服务端收到客户端的挥手包后，会检查自身是否还有需要发送给客户端的数据包，如果没有，就会构建一个标志位ACK=1，FIN=1，确认序列号ack=u+1，数据序列号为seq=w的挥手包发送给客户端，告知客户端，服务端数据也发送完成了，可以关闭连接了；然后服务端状态会由CLOSE-WAIT状态变更为LAST-ACK状态。

第四次挥手：

客户端收到数据包后，检查到标志位FIN=1，确认序列号ack=u+1，知道服务端那边数据也发送完了，正在请求关闭连接；这个时候客户端会构建一个标志位ACK=1，数据序列号seq=u+1，确认序列号ack=w+1的数据包给服务端，然后客户端进入TIME_WAIT状态；服务端收到数据包后，检查到确认序列号ack=w+1，标志位ACK=1，知道客户端已经收到了服务端的关闭连接的请求，服务端进入CLOSED状态。

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