握手机制
一次握手表示向对方发送一个数据包,Client -> Server 或 Server -> Client。
建立连接:三次握手
目的是连接服务器指定端口、建立 TCP 连接,同步连接双方的序列号和确认号,交换 TCP 窗口的大小信息。
- Client -> Server:请求创建连接,SEQ=X
- Server -> Client:同意创建连接,ACK=X+1,SEQ=Y
- Client -> Server:得知同意创建,ACK=Y+1,SEQ=Z
关闭连接:四次挥手
双方均可主动发起挥手来关闭连接。
- Client -> Server:请求关闭
- Server -> Client:同意关闭
- Server -> Client:请求关闭
- Client -> Server:同意关闭
问题汇总
为什么要三次握手
为了防止已失效连接的请求报文段突然又传送到了服务端,因而产生错误。
Client 发出的第一个连接请求报文段并没有丢失,而是在某个网络结点长时间的滞留了,以致延误到连接释放以后的某个时间才到达 Server。
本来这是一个早已失效的报文段。但server收到此失效的连接请求报文段后,就误认为是client再次发出的一个新的连接请求。于是就向client发出确认报文段,同意建立连接。
假设不采用“三次握手”,那么只要server发出确认,新的连接就建立了。由于现在client并没有发出建立连接的请求,因此不会理睬server的确认,也不会向server发送数据。但server却以为新的运输连接已经建立,并一直等待client发来数据。这样,server的很多资源就白白浪费掉了。
如果采用三次握手,client不会向server的确认发出确认。server由于收不到确认,就知道client并没有要求建立连接。
为什么要四次挥手
TCP协议是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的运输层通信协议。
TCP是全双工模式,这就意味着,当主机1发出FIN报文段时,只是表示主机1已经没有数据要发送了,主机1告诉主机2,它的数据已经全部发送完毕了;但是,这个时候主机1还是可以接受来自主机2的数据;当主机2返回ACK报文段时,表示它已经知道主机1没有数据发送了,但是主机2还是可以发送数据到主机1的;当主机2也发送了FIN报文段时,这个时候就表示主机2也没有数据要发送了,就会告诉主机1,我也没有数据要发送了,之后彼此就会愉快的中断这次TCP连接。
关闭时为什么要等待2MSL
MSL:报文段最大生存时间,它是任何报文段被丢弃前在网络内的最长时间。
- 保证TCP协议的全双工连接能够可靠关闭
- 保证这次连接的重复数据段从网络中消失
第一点:如果主机1直接CLOSED了,那么由于IP协议的不可靠性或者是其它网络原因,导致主机2没有收到主机1最后回复的ACK。那么主机2就会在超时之后继续发送FIN,此时由于主机1已经CLOSED了,就找不到与重发的FIN对应的连接。所以,主机1不是直接进入CLOSED,而是要保持TIME_WAIT,当再次收到FIN的时候,能够保证对方收到ACK,最后正确的关闭连接。
第二点:如果主机1直接CLOSED,然后又再向主机2发起一个新连接,我们不能保证这个新连接与刚关闭的连接的端口号是不同的。也就是说有可能新连接和老连接的端口号是相同的。一般来说不会发生什么问题,但是还是有特殊情况出现:假设新连接和已经关闭的老连接端口号是一样的,如果前一次连接的某些数据仍然滞留在网络中,这些延迟数据在建立新连接之后才到达主机2,由于新连接和老连接的端口号是一样的,TCP协议就认为那个延迟的数据是属于新连接的,这样就和真正的新连接的数据包发生混淆了。所以TCP连接还要在TIME_WAIT状态等待2倍MSL,这样可以保证本次连接的所有数据都从网络中消失。
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