TCP建立和終止

（本文參考了《unix網路程式設計》）

主要內容分為以下兩部分：

1、tcp客戶端和伺服器一些典型事件概述；

2、tcp連線的建立和終止；

1、 1.1、tcp客戶端和伺服器一些典型事件時間表如下：

connect函式出錯時主要有以下幾種情況：

1、tcp客戶未收到syn分節的響應，返回etimedout;

2、對客戶的響應為rst，表明該伺服器在指定埠上沒有程序在等待與之連線（比如伺服器程序未啟動），稱為硬錯，客戶端會即刻返回錯誤econnrefused;

3、客戶端發出的syn在中間的路由器上引發了乙個目的地不可達icmp錯誤，稱為軟錯。此時客戶端會儲存此錯誤，並按一定時間間隔連續發出syn，若在規定時間後仍未收到響應，則把儲存的icmp錯誤作為ehostunreach或enetunreach錯誤返回給程序；

需要注意的是，當程序呼叫connect失敗後，該套介面必須關閉，如果想重新connect，需要再次呼叫socket函式。

1.3、

bind()函式會把乙個特定ip位址繫結到套介面，對於tcp客戶，此位址就是所傳送資料報的源ip位址，因為tcp伺服器的套介面只接受目的地為此ip的客戶連線。如果tcp伺服器不繫結ip，核心會把客戶所發syn所在分組的目的ip位址作為伺服器的源ip位址。

要注意的是，如果核心為套介面選擇了乙個臨時埠時，bind無法返回所選擇的值，因為第二個引數有const，可呼叫函式getsockname()返回協議位址。

1.4、

listen()函式的作用在於將乙個未連線的套介面轉變為被動套介面，並規定核心為此套介面排隊的最大連線數量。

對於給定的監聽套介面，核心要維護兩個佇列，乙個是未完成連線佇列，乙個是已完成連線佇列（已完成三次握手）。

三次握手過程如下圖示：

要注意，當乙個客戶syn到達時，若兩個佇列都是滿的，tcp會忽略此分節。且不傳送rst，讓tcp的重傳機制來處理，期待不久就可以在佇列中找到空閒條目。

1.5、

三次握手完成後而伺服器呼叫accept之前到達伺服器的資料由tcp排隊，最大資料量為已連線套介面的接收緩衝區大小。

通常我們把accept()第乙個引數稱為監聽套機口，把函式返回值稱為已連線套介面，是核心為被接受的客戶連線建立的。已連線套介面在伺服器完成該客戶的服務後會被關閉，而監聽套介面在整個伺服器有效期間都保持開放。

2、tcp連線的建立和終止，通過三次握手和四次揮手實現

2.1、三次握手過程，主要包含以下幾步：

（1）伺服器被動開啟（socket()->bind()->listen()）;

（2）客戶端主動開啟（socket()->connect()），此時客戶tcp向伺服器傳送乙個syn分節，它會告訴伺服器客戶將在待建立的連線中傳送的資料的初始序列號j。一般情況下，syn分節不攜帶資料，只含有乙個ip頭部、乙個tcp頭部及可能有的tcp選項；

（3）伺服器確認客戶的syn，確認號為相應syn的序列號加一（j+1），同時自己也要傳送乙個syn，含有伺服器將在同一連線中傳送資料的初始序列號（k）。伺服器以單個分節傳送syn和ack；

（4）客戶端再次確認伺服器的syn（k+1）；

由於建立過程需要交換三個分組，稱為三次握手，過程圖如上所示。

2.2、四次揮手，終止乙個連線一般需要四個分節：

（1）某程序呼叫close()主動關閉（客戶端和伺服器均可以主動關閉，通常情況下是客戶端執行主動關閉），這一端的tcp傳送fin分節，表示資料傳送完畢。主動結束的這一方進入time_wait狀態；

（2）接收到fin的另一端執行被動關閉。此fin由tcp接收，其接收也作為檔案結束符傳遞給接收方應用程序（放在已排隊等候該應用程序接收的任何其他資料之後），表示在相應程序上不會再接收到資料；

（3）一段時間後，接收到檔案結束符的應用程序呼叫close()關閉套介面，其tcp同樣傳送乙個fin；

（4）接收到fin的原傳送方tcp（主動關閉的一端）對它進行確認；

有時步驟1的fin 隨資料一起傳送，tcp在步驟2和3發出的ack和fin也可以合併到乙個分節，所以不一定每一次的終止都需要四個分節。過程圖如下：