linux网络基础---TCP/IP三次握手（你好）四次挥手（拜拜）

IP协议 Internet Protocol

IP协议是TCP/IP协议中最重要的协议,它为 TCP UDP ICMP等协议提供传输的通路。IP层主要目的是提供子网互联,形成较大的网络,使不同的子网之间能传输数据。

IP层主要的作用：

1.数据传送将数据从一个主机传输到另一个主机

2.寻址 根据子网划分和IP地址,发现正确的目的主机地址

3.路由选择 选择数据在互联网上的传送踣径

4.数据报文的分段 将数据进行分段发送和接收并组装

TCP传输控制协议 Transmission Control Protocol

它在原有IP协议的基础上,增加了确认重发、滑动窗口和复用,提供一种可靠的面向连接的字节流的服务。最大的特点就是可靠性。

TCP报文格式

（1）序号（sequence number）：Seq序号，占32位，用来标识从TCP源端向目的端发送的字节流，发起方发送数据时对此进行标记。

（2）确认号（acknowledgement number）：Ack序号，占32位，只有ACK标志位为1时，确认序号字段才有效，Ack=Seq+1。

（3）标志位（Flags）：共6个，即URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN等。具体含义如下：

• URG：紧急指针（urgent pointer）有效。
• ACK：确认序号有效。
• PSH：接收方应该尽快将这个报文交给应用层。
• RST：重置连接。
• SYN：发起一个新连接。
• FIN：释放一个连接。

注：不要将确认序号Ack和标志位中的ACK搞混了。

TCP的三次握手（建立连接）

所谓的三次握手即TCP连接的建立。这个连接必须是一方主动打开，另一方被动打开的。以下为客户端主动发起连接的图解：

握手之前主动打开连接的客户端结束CLOSED阶段，被动打开的服务器端也结束CLOSED阶段，并进入LISTEN阶段。随后开始“三次握手”：

（1）首先客户端向服务器端发送一段TCP报文，其中：

• 标记位为SYN，表示“请求建立新连接”;
• 序号为Seq=X（X一般为1）；
• 随后客户端进入SYN-SENT阶段。

（2）服务器端接收到来自客户端的TCP报文之后，结束LISTEN阶段。并返回一段TCP报文，其中：

• 标志位为SYN和ACK，表示“确认客户端的报文Seq序号有效，服务器能正常接收客户端发送的数据，并同意创建新连接”（即告诉客户端，服务器收到了你的数据）；
• 序号为Seq=y；确认号为Ack=x+1，表示收到客户端的序号Seq并将其值加1作为自己确认号Ack的值；
• 随后服务器端进入SYN-RCVD阶段。

（3）客户端接收到来自服务器端的确认收到数据的TCP报文之后，明确了从客户端到服务器的数据传输是正常的，结束SYN-SENT阶段。并返回最后一段TCP报文。其中：

• 标志位为ACK，表示“确认收到服务器端同意连接的信号”（即告诉服务器，我知道你收到我发的数据了）；
• 序号为Seq=x+1，表示收到服务器端的确认号Ack，并将其值作为自己的序号值；
• 确认号为Ack=y+1，表示收到服务器端序号Seq，并将其值加1作为自己的确认号Ack的值；
• 随后客户端进入ESTABLISHED阶段。
• 服务器收到来自客户端的“确认收到服务器数据”的TCP报文之后，明确了从服务器到客户端的数据传输是正常的。结束SYN-SENT阶段，进入ESTABLISHED阶段。

动态图：

注：这三部只是建立连接，后面才会开始传输实际的数据。

个人理解：这三次握手包含了客户端向服务器端发送请求并得到回应，服务器端向客户端发送请求并得到回应，这样确保了双方通信是可靠的，在进行数据传输。

TCP的四次挥手（接触连接）

所谓的四次挥手即TCP连接的释放(解除)。连接的释放必须是一方主动释放，另一方被动释放。以下为客户端主动发起释放连接的图解：

（1）首先客户端想要释放连接，向服务器端发送一段TCP报文，其中：

• 标记位为FIN，表示“请求释放连接“；
• 序号为Seq=U；随后客户端进入FIN-WAIT-1阶段，即半关闭阶段。
• 客户端停止向服务器端方向上发送数据，但是客户端仍然能接收从服务器端传输过来的数据。
• 注意：这里不发送的是正常连接时传输的数据(非确认报文)，而不是一切数据，所以客户端仍然能发送ACK确认报文。

（2）服务器端接收到从客户端发出的TCP报文之后，确认了客户端想要释放连接，随后服务器端结束ESTABLISHED阶段，进入CLOSE-WAIT阶段（半关闭状态）并返回一段TCP报文，其中：

• 标记位为ACK，表示“接收到客户端发送的释放连接的请求”；序号为Seq=V；
• 确认号为Ack=U+1，表示是在收到客户端报文的基础上，将其序号Seq值加1作为本段报文确认号Ack的值；
• 随后服务器端开始准备释放服务器端到客户端方向上的连接。
• 客户端收到从服务器端发出的TCP报文之后，确认了服务器收到了客户端发出的释放连接请求，随后客户端结束FIN-WAIT-1阶段，进入FIN-WAIT-2阶段

前"两次挥手"既让服务器端知道了客户端想要释放连接，也让客户端知道了服务器端了解了自己想要释放连接的请求。于是，可以确认关闭客户端到服务器端方向上的连接了

（3）服务器端自从发出ACK确认报文之后，经过CLOSED-WAIT阶段，做好了释放服务器端到客户端方向上的连接准备，再次向客户端发出一段TCP报文，其中：

• 标记位为FIN，ACK，表示“已经准备好释放连接了”。
• 序号为Seq=W；
• 确认号为Ack=U+1；表示是在收到客户端报文的基础上，将其序号Seq值加1作为本段报文确认号Ack的值。
• 随后服务器端结束CLOSE-WAIT阶段，进入LAST-ACK阶段。
• 并且停止在服务器端到客户端的方向上发送数据，但是服务器端仍然能够接收从客户端传输过来的数据。

（4）客户端收到从服务器端发出的TCP报文，确认了服务器端已做好释放连接的准备，结束FIN-WAIT-2阶段，进入TIME-WAIT阶段，并向服务器端发送一段报文，其中：

• 标记位为ACK，表示“接收到服务器准备好释放连接的信号”。
• 序号为Seq=U+1；表示是在收到了服务器端报文的基础上，将其确认号Ack值作为本段报文序号的值。
• 确认号为Ack=W+1；表示是在收到了服务器端报文的基础上，将其序号Seq值作为本段报文确认号的值。
• 随后客户端开始在TIME-WAIT阶段等待2MSL，之后结束TIME-WAIT阶段，进入CLOSED阶段，由此完成“四次挥手”。

四次挥手的通俗理解：

为什么“握手”是三次，“挥手”却要四次？

握手时第2步包含了被连接方的确认与请求，而挥手时，确认与请求是分开的，原因：

• 建立连接时，被动方服务器端结束CLOSED阶段进入“握手”阶段并不需要任何准备，可以直接返回SYN和ACK报文，开始建立连接。
• 释放连接时，被动方服务器，突然收到主动方客户端释放连接的请求时并不能立即释放连接，因为还有必要的数据需要处理，所以服务器先返回ACK确认收到报文，经过CLOSE-WAIT阶段准备好释放连接之后，才能返回FIN释放连接报文。

为什么客户端再time-wait阶段要等待2MSL？

为的是确认服务器端是否收到客户端发出的ACK确认报文。

当客户端发出最后的ACK确认报文时，并不能确定服务器端能够收到该段报文。所以客户端在发送完ACK确认报文之后，会设置一个时长为2MSL的计时器。

注：MSL是报文最大生存时间，Windows=2min，linux=60s

因为服务器端在1MSL内没有收到客户端发出的ACK确认报文，就会再次向客户端发出FIN报文；

如果客户端在2MSL内，再次收到了来自服务器端的FIN报文，说明服务器端由于各种原因没有接收到客户端发出的ACK确认报文。客户端再次向服务器端发出ACK确认报文，计时器重置，重新开始2MSL的计时；

否则客户端在2MSL内没有再次收到来自服务器端的FIN报文，说明服务器端正常接收了ACK确认报文，客户端可以进入CLOSED阶段，完成“四次挥手”。