TCP三次握手与四次挥手

三次握手

    三次握手(three times handshake; three-way handshake)所谓的'三次握手'即对每次发送的数据量是怎样跟踪协商使数据段的发送和接收同步，根据所接收到的数据量而确定数据确认数
即数据发送，接收完毕后何时撤销联系，并建立虚连接。
    为了提供可靠的传送，TCP在发送新的数据之前，以特定的顺序将数据包的序号，并需要这些传送给目标机之后的确认消息。TCP总是用来发送大批量的数据。当应用程序在收到数据后要作出确认时
也要用到TCP。

 

 

三次握手过程

• 第一次

第一次握手：建立连接时，客户端发送syn包(syn=j)到服务器，并进入SYN_SENT状态，等待服务器确认；SYN:同步序列编号(Synchronize Sequence Numbers)。

• 第二次

第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN(ack=j+1),同时自己也发送一个SYN包(syn=k)，即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态

• 第三次

第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACk(ack=k+1),此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED(TCP连接成功)状态，完成三次握手。

完成三次握手，客户端与服务器开始传送数据。

未连接队列

在三次握手协议中，服务器维护一个未连接队列，该队列为每个客户端的SYN包(syn=j)开设一个条目，该条目表明服务器已收到SYN包，并向客户发出确认，正在等待客户的确认包。这些条目所标识的连接在服务器处于SYN_RECV状态，当服务器收到客户的确认包时，删除该条目，服务器进入ESTABLISHED状态。

Backlog参数 

   表示内核为相应套接字的最大连接个数。SYN-ACK重传次数服务器发送完SYN-ACK包，如果未收到客户确认包，服务器进行首次重传，等待一段时间仍未收到客户确认包，进行第二次重传，如果重传次数超过
系统规定的最大重传次数，系统将该连接信息从半连接队列中删除。每次重传等待的时间不一定相同。

半连接存活时间

是指半连接队列的条目存活的最长时间，也即服务器从收到SYN包到确认这个报文无效的最长时间，该时间值是所有重传请求包的最长等待时间总和。有时我们也称半连接存活时间为Timeout时
间、SYN_RECV存活时间。

 TCP头结构

面向连接的TCP三次握手是Syn Flood存在的基础。
TCP协议头最少20个字节，包括以下的区域
TCP源端口(Source Port）：16位的源端口其中包含初始化通信的端口。源端口和源IP地址的作用是标示报文的返回地址。
TCP目的端口（Destination port）：16位的目的端口域定义传输的目的。这个端口指明报文接收计算机上的应用程序地址接口。
TCP序列号（序列码，Sequence Number）：32位的序列号由接收端计算机使用，重新分段的报文成最初形式。当SYN出现，序列码实际上是初始序列码（ISN），而第一个数
据字节是ISN+1。这个序列号（序列码）是可以补偿传输中的 不一致。
TCP应答号（Acknowledgment Number）：32位的序列号由接收端计算机使用，重组分段的报文成最初形式。如果设置了ACK控制位，这个值表示一个准备接收的包的序列码。
数据偏移量（HLEN）：4位包括TCP头大小，指示何处数据开始。
TCP四次挥手结束连接
TCP四次挥手结束连接
保留（Reserved）：6位值域，这些位必须是0。为了将来定义新的用途所保留。
标志（Code Bits）：6位标志域。表示为：紧急标志、有意义的应答标志、推、重置连接标志、同步序列号标志、完成发送数据标志。按照顺序排列是：URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN。
窗口（Window）：16位，用来表示想收到的每个TCP数据段的大小。
校验位（Checksum）：16位TCP头。源机器基于数据内容计算一个数值，收信息机要与源机器数值结果完全一样，从而证明数据的有效性。
优先指针（紧急，Urgent Pointer）：16位，指向后面是优先数据的字节，在URG标志设置了时才有效。如果URG标志没有被设置，紧急域作为填充。加快处理标示为紧急的数据段。
选项（Option）：长度不定，但长度必须是一个字节。如果没有选项就表示这一个字节的域等于0。

关闭TCP连接：改进的三次握手

 

对于一个已经建立的连接，TCP使用改进的三次握手来释放连接(使用一个带有FIN附加标记的报文段)。TCP关闭连接的步骤如下：
第一步：当主机A的应用程序通知TCP数据已经发送完毕时，TCP向主机B发送一个带有FIN附加标记的报文段(FIN表示英文finish)。
第一步：主机B收到这个FIN报文段之后，并不立即用FIN报文回复主机A，而是先向主机A发送一个确认序号ACK，同时通知自己相应的
应用程序：对方要求关闭连接(先发送ACK的目的是为了防止在这段时间内，对方重传FIN报文段)。
第三步：主机B的应用程序告诉TCP：我要彻底的关闭连接，TCP向主机A送一个FIN报文段。
第四步：主机A收到这个FIN报文段后，向主机B发送一个ACK表示俩捏彻底释放。

CLOSED表示没有连接，各个状态的意义如下：

LISTEN ：监听来自远方TCP端口的连接请求。
SYN-SENT ：在发送连接请求后等待匹配的连接请求。
SYN-RECEⅣED ：在收到和发送一个连接请求后等待对连接请求的确认。
ESTABLISHED ：代表一个打开的连接，数据可以传送给用户。
FIN-WAIT-1 ：等待远程TCP的连接中断请求，或先前的连接中断请求的确认。
FIN-WAIT-2 ：从远程TCP等待连接中断请求。
CLOSE-WAIT ：等待从本地用户发来的连接中断请求。
CLOSING ：等待远程TCP对连接中断的确认。
LAST-ACK ：等待原来发向远程TCP的连接中断请求的确认。
TIME-WAIT ：等待足够的时间以确保远程TCP接收到连接中断请求的确认。
CLOSED ：没有任何连接状态。
TCP连接过程是状态的转换，促使发生状态转换的是用户调用：OPEN，SEND，RECEⅣE，CLOSE，ABORT和STATUS。传送过来的数据段，特别那些包括以下标记的数据段SYN，ACK，RST和FIN。还有超时，上面所说的都会时TCP状态发生变化。

 

参考：https://baike.baidu.com/item/三次握手/5111559?fr=aladdin