TCP 三次握手分析

tcp(transmission control protocol)　傳輸控制協議

tcp是主機對主機層的傳輸控制協議，提供可靠的連線服務，採用三次握手確認建立乙個連線:

位碼即tcp標誌位,有6種標示:syn(synchronous建立聯機) ack(acknowledgement 確認) psh(push傳送) fin(finish結束) rst(reset重置) urg(urgent緊急)

sequence number(順序號碼) acknowledge number(確認號碼)

第一次握手：主機a傳送位碼為syn＝1,隨機產生seq number=1234567的資料報到伺服器，主機b由syn=1知道，a要求建立聯機；

第二次握手：主機b收到請求後要確認聯機資訊，向a傳送ack number=(主機a的seq+1),syn=1,ack=1,隨機產生seq=7654321的包

第三次握手：主機a收到後檢查ack number是否正確，即第一次傳送的seq number+1,以及位碼ack是否為1，若正確，主機a會再傳送ack number=(主機b的seq+1),ack=1，主機b收到後確認seq值與ack=1則連線建立成功。

完成三次握手，主機a與主機b開始傳送資料。

在tcp/ip協議中，tcp協議提供可靠的連線服務，採用三次握手建立乙個連線。

第一次握手：建立連線時，客戶端傳送syn包(syn=j)到伺服器，並進入syn_send狀態，等待伺服器確認；

第二次握手：伺服器收到syn包，必須確認客戶的syn（ack=j+1），同時自己也傳送乙個syn包（syn=k），即syn+ack包，此時伺服器進入syn_recv狀態；第三次握手：客戶端收到伺服器的syn＋ack包，向伺服器傳送確認包ack(ack=k+1)，此包傳送完畢，客戶端和伺服器進入 established狀態，完成三次握手。完成三次握手，客戶端與伺服器開始傳送資料.

例項:ip 192.168.1.116.3337 > 192.168.1.123.7788: s 3626544836:3626544836

ip 192.168.1.123.7788 > 192.168.1.116.3337: s 1739326486:1739326486 ack 3626544837

ip 192.168.1.116.3337 > 192.168.1.123.7788: ack 1739326487,ack 1

第一次握手：192.168.1.116傳送位碼syn＝1,隨機產生seq number=3626544836的資料報到192.168.1.123,192.168.1.123由syn=1知道192.168.1.116要求建立聯機;

第二次握手：192.168.1.123收到請求後要確認聯機資訊，向192.168.1.116傳送ack number=3626544837,syn=1,ack=1,隨機產生seq=1739326486的包;

第三次握手：192.168.1.116收到後檢查ack number是否正確，即第一次傳送的seq number+1,以及位碼ack是否為1，若正確，192.168.1.116會再傳送ack number=1739326487,ack=1，192.168.1.123收到後確認seq=seq+1,ack=1則連線建立成功。

**：乙個三次握手的過程（圖1，圖2）

(圖1)

（圖2）

第一次握手的標誌位（圖3）

我們可以看到標誌位裡面只有個同步位，也就是在做請求(syn)

(圖3)

第二次握手的標誌位（圖4）

我們可以看到標誌位裡面有個確認位和同步位，也就是在做應答(syn + ack)

（圖4）

第三次握手的標誌位（圖5）

我們可以看到標誌位裡面只有個確認位，也就是再做再次確認(ack)

乙個完整的三次握手也就是請求---應答---再次確認

四次分手：

由於tcp連線是全雙工的，因此每個方向都必須單獨進行關閉。這個原則是當一方完成它的資料傳送任務後就能傳送乙個fin來終止這個方向的連線。收到乙個 fin只意味著這一方向上沒有資料流動，乙個tcp連線在收到乙個fin後仍能傳送資料。首先進行關閉的一方將執行主動關閉，而另一方執行被動關閉。

（1）客戶端a傳送乙個fin，用來關閉客戶a到伺服器b的資料傳送（報文段4）。

（2）伺服器b收到這個fin，它發回乙個ack，確認序號為收到的序號加1（報文段5）。和syn一樣，乙個fin將占用乙個序號。

（3）伺服器b關閉與客戶端a的連線，傳送乙個fin給客戶端a（報文段6）。

（4）客戶端a發回ack報文確認，並將確認序號設定為收到序號加1（報文段7）。

1．為什麼建立連線協議是三次握手，而關閉連線卻是四次握手呢？

這是因為服務端的listen狀態下的socket當收到syn報文的建連請求後，它可以把ack和syn（ack起應答作用，而syn起同步作用）放在乙個報文裡來傳送。但關閉連線時，當收到對方的fin報文通知時，它僅僅表示對方沒有資料傳送給你了；但未必你所有的資料都全部傳送給對方了，所以你可以未必會馬上會關閉socket,也即你可能還需要傳送一些資料給對方之後，再傳送fin報文給對方來表示你同意現在可以關閉連線了，所以它這裡的ack報文和fin報文多數情況下都是分開傳送的。

2．為什麼time_wait狀態還需要等2msl後才能返回到closed狀態？

這是因為雖然雙方都同意關閉連線了，而且握手的4個報文也都協調和傳送完畢，按理可以直接回到closed狀態（就好比從syn_send狀態到establish狀態那樣）；但是因為我們必須要假想網路是不可靠的，你無法保證你最後傳送的ack報文會一定被對方收到，因此對方處於last_ack狀態下的socket可能會因為超時未收到ack報文，而重發fin報文，所以這個time_wait狀態的作用就是用來重發可能丟失的ack報文。

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