TCP连接与建立_tcp是怎样建立和连接的

TCP连接与建立

文章参考链接：

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（公众号文章）

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TCP连接

TCP连接过程中要解决的三个问题

1. 要使每一方都能够确知对方的存在。

2. 要允许双方协商一些参数（如最大窗口值，是否选用窗口扩大选项和时间戳选项以及服务质量等）

3. 能够对运输实体资源进行分配（如缓存大小，连接表中的项目等）

   作用是为了确认双方的（1）接收与（2）发送能力是否正常

TCP连接的建立采用客户服务区方式。TCP连接的过程叫做握手。握手需要在客户服务器之间交换三个TCP报文，称之为三报文握手。主要是为了防止已失效的连接请求报文突然又传送到了，因而产生错误。

TCP连接的建立过程

刚开始双方TCP进程都处于关闭状态，客户主动打开连接，服务器被动打开连接，开始时TCP服务器先创建传输控制块TCB，准备接受客户进程的连接请求，此时服务器处于收听状态，等待客户连接请求。客户TCP进程首先创建传输控制块，在打算建立TCP连接时

1. 客户端向服务器发出连接请求报文段，其首部中的同步位SYN=1，并选择序号 seq = x ,表明传输数据字节的序号是 x 。

   TCP规定SYN=1的报文段不能携带数据，但要消耗掉一个序号，TCP客户端进入同步已发送状态。

2. 服务器的TCP收到连接请求报文后，如同意则发回确认。

   在确认报文段中应使**SYN=1，ACK =1，**其确认号 ack =x+1,(上一个序号加一)，自己选择的序号 seq =y。

   需要确认的地方就要有ACK，有ACK就要有ack。

   这个报文段也不能携带数据，但同样要消耗掉一个序号，这时TCP服务器进入TCP同步接收状态。

3. TCP客户端收到确认报文后还要向服务器给出确认，其ACK=1，ack=y+1，（接收到seq+1），seq=x+1（自己上一次请求报文序号+1）

   TCP报文段规定ACK报文段可以携带数据，不携带数据不消耗序号，这种情况下下一个报文段序号仍然是x+1,客户端的TCP通知上层应用进程，连接已经建立，客户端进入已连接状态。

   服务器收到确认后也通知上层应用进程，进入已连接状态。

   之后就可以进行数据传送

   == 连接小结 ==：

   刚开始双方TCP进程都处于关闭状态(closed)，客户主动打开连接，服务器被动打开连接，服务器处于收听状态(listen 状态)，等待客户连接请求。

   1. 客户端向服务器发出连接请求报文段：SYN=1， seq = x ，

      TCP客户端进入同步已发送状态(SYN_Send)。

   2. 服务器的TCP收到连接请求报文后，发送确认报文段，SYN=1，ACK =1，ack =x+1 ，seq =y。

      TCP服务器进入TCP同步接收状态(SYN_REVD )，使用半连接队列

   3. TCP客户端收到确认报文后还要向服务器给出确认，其ACK=1，ack=y+1，seq=x+1

      客户端进入已连接状态(establised )。

      服务器收到确认后也进入已连接状态(establised )。

      主动建立连接的客户端两个状态，被动建立连接的服务端三个状态

为什么是三次？

• 第一次握手：客户端发送网络包，服务端收到了。这样服务端就能得出结论：（1）客户端的发送能力、（2）服务端的接收能力是正常的。

• 第二次握手：服务端发包，客户端收到了。这样客户端就能得出结论：（1）客户端的发送能力、（2）服务端的接收能力、（3）客户端的接收、(4)服务端的发送能力是正常的。

  不过此时服务器并不能确认客户端的接收能力是否正常。

• 第三次握手：客户端发包，服务端收到了。这样服务端就能得出结论：客户端的接收、发送能力正常，服务器自己的发送、接收能力也正常

TCP连接释放

TCP连接释放过程

• TCP连接释放过程比较复杂。数据传输结束后，通信的双方都可释放连接。TCP连接释放过程是四报文握手（四次挥手）

1. 客户端的应用进程先向TCP发出连接释放报文段，并停止再发送数据，主动关闭TCP连接。

   连接释放报文段首部FIN=1，其序号seq=u，（u为前面已经传输数据的最后一个字节的序号+1），进入终止等待状态，等待服务器的确认。

   TCP规定FIN即使不携带数据也要消耗掉一个序号

2. 服务器收到连接释放报文段后，发送确认ACK=1，ack=u+1，这个报文段自己的序号seq=v（服务器已经传送的数据的最后一个字节的序号+1），服务器处于关闭等待状态

   • TCP服务器进程通知高层应用进程。
   • 从客户端到服务器这个方向的连接就释放了，TCP连接处于半关闭状态（客户端不再向服务器发送数据），服务器若发送数据，客户端仍然接受。

3. 若服务器已经没有数据要发送，其应用进程就通知TCP释放连接。因为要确认关闭FIN=1，ACK=1，ack=u+1(重复上次半关闭状态的确认号)，seq=w。这时服务器进入最终确认状态，等待A的确认。

4. 客户端在收到服务器的连接释放报文段后必须对其确认，ACK=1，ack=w+1,seq=u+1。

   TCP标准，前面发送过的TCP报文段要消耗一个序号，进入时间等待状态。现在TCP报文连接没有释放，必须经过时间等待计时器设置的两倍的最长报文段（MSL）时间寿命后才进入关闭状态。

   • 等待原因
     1. 为了保证客户端发送的最后一个ACK报文段能够到达服务器
     2. 防止“已失效的连接请求报文段”，出现在本连接中。
   • 时间等待计时器、保活计时器（服务器每收到数据就重置）

   释放小结

   刚开始都处于建立状态(ESTAB-LISHEN)

   1. 客户端先发出连接释放报文段，并停止再发送数据，主动关闭TCP连接。

      FIN=1，seq=u

      客户端进入终止等待状态（FIN_WAIT1），等待服务器的确认。

   2. 服务器收到连接释放报文段后，发送确认ACK=1，ack=u+1，seq=v

      服务器处于关闭等待状态（CLOSE_WAIT）

      客户端收到确认依然在终止等待（FIN_WAIT2）

   3. 若服务器也要断开，就发送TCP连接释放报文。FIN=1，ACK=1，ack=u+1，seq=w。

      服务器进入最终确认状态（ LAST_ACK），等待A的确认。

   4. 客户端在收到服务器的连接释放报文段后必须对其确认，ACK=1，ack=w+1,seq=u+1。

      客户端进入时间等待状态（TIME_WAIT）。需要过一阵子以确保服务端收到自己的 ACK 报文之后才会进入关闭状态 (CLOSED )。

   5. 服务端收到 ACK 报文之后，就处于关闭状态( CLOSED)。

      注意：

      这里特别需要主要的就是TIME_WAIT这个状态了，这个是面试的高频考点，就是要理解，为什么客户端发送 ACK 之后不直接关闭，而是要等一阵子才关闭。这其中的原因就是，要确保服务器是否已经收到了我们的 ACK 报文，如果没有收到的话，服务器会重新发 FIN 报文给客户端，客户端再次收到 FIN 报文之后，就知道之前的 ACK 报文丢失了，然后再次发送 ACK 报文。