TCP/IP协议（二）
连接的建立与终止
tcpdump -S输出TCP报文的格式
格式： 源>目的：标志 （标志就是tcp头部）。标识首字符意义如下:
例如:telnet 某服务的输出（包括连接建立和终止）
标识解释：S 1415531521:1415531521(0) win 4096 <mss 1024>
S(SYN)：代表建立一个连接
1415531521:1415531521(0) :本次传送的首字节序号是1415531521（这里是ISN），尾字节序号是1415531521,数据长度为0字节。
Win 4096 ：窗口大小为4096字节
<Mss 1024>：协商的最大报文长度为1024字节
注：如果tcpdump不加-s的话，则除了SYN会打印完整的序号，后续序号输出为相对ISN的偏移量。
连接建立过程
连接的终止过程
与程序状态相关
- 客户端应用程序退出，导致其TCP发送FIN并携带FIN序号。
- 服务端TCP收到FIN发送ACK，并向应用程序发送文件结束符EOF
- 应用程序收到结束符后，关闭其连接，导致TCP发送FIN。
- 客户端确认FIN。
注：
- 连接建立和终止发起者总数主动打开或关闭，而对端被动打开或关闭。
- 建立连接需三次握手，而终止却需要四次，这是由TCP的半关闭造成的。
超时机制
1.500ms的计算器
2.第一次超时为6s,第二次超时为24s
最大报文长度
1.MSS ：TCP传到对端最大数据长度（不包括TCP首部长度）
2.双方都通过期望的MSS值，如果一方不同意另一方的则MSS定为默认值536字节
3.MSS选项只能出现在SYN报文段中
4.TCP双方不在同一网络，则一般使用536作为报文最大长度。
5.报文长度应小于路径MTU，避免分段
半关闭状态
1.半关闭：TCP连接的一端在结束它的发送后，还能收到对端数据。
2.实现方法：关闭时使用shutdown ,且第二个参数值设为1，而不使用close.
3.序列图：
TCP协议的状态变迁图
注意：
- 只有SYN_RCVD是从LISTEN状态进入时，从SYN_RCVD回到LISTEN状态才是有效的。
- 两个进入ESTABLISHED对应于打开连接，两个离开ESTABLISHED对应于关闭连接。
连接打开和关闭的流程
2MSL等待时间
1．MSL最大报文段生存时间，而TIME_WAIT状态时2被MSL时长，又称为2MSL等待时间,这可以防止最后的ACK丢失。
2.MSL受IP报文生存时间限制。
3.处于2MSL的插口不可再被使用。
4.某些试图可以通过声明SO_REUSEADDR选项，可以使用处于2MSL的插口，但TCP的原则是不允许的。
5.处于2MSL状态的插口收到迟到的数据包会直接丢弃。因为，这些数据包会被新连接误解。
6.2MSL的时间一般在1~4分钟。
平静时间
RFC793指出，TCP重启后MSL秒内不能建立任何连接，避免重用（重启ISN回归初始值）重启前处于2MSL的端口，防止迟到的报文段被新连接误解。
FIN_WAIT_2状态
发FIN，并收到确认的状态。可能出现无限等待情况，对端收到FIN发确认（CLOSE_WAIT）但应用程序并不关闭（不发送FIN）。一些实现通过计时器避免该问题发生，但都不符合协议规范。
复位报文
访问不到的端口报文
UDP在这种情况下发送ICMP差错报文，TCP使用复位报文。
Eg.
异常终止一个连接
1.通过发送复位报文，异常终止一个连接。收到RST报文段的一方将终止连接，并通知应用层连接复位。
2．异常终止的好处：1.丢弃任何待发送数据立即发送复位报文段（FIN会等到所有排队数据发送完成），2.RST的接收方会区分另一端执行的是正常还是异常关闭。
3.可以通过设置sock选择SO_LINGER实现异常关闭。
检查半打开连接
1．半打开连接：一方已经关闭或异常终止（网络断线）而另一方还不知道。
2．只要不在半打开连接上传输数据，仍处于连接状态的一方不会检测到另一方已经出现异常。
3.当连接另一方重置后，对收到的报文段回复RST。
4.使用TCP的keepalive能使TCP的一端发现另一端已经取消。
同时打开
同时关闭
TCP的选项
其中无操作（kind=1）的选项用于填充，将其他选项填充到4字节边界。
服务器设计
呼入连接请求队列
1.正等待连接请求的一端，有个存放完成三次握手但未被应用程序接受的固定长度队列。TCP接受一个连接是将其放入这个队列，应用层接受该连接是从该队列将其移出。
2.应用层将指明该队列的最大长度（listen）,这个值通常称为积压值（backlog）,取值范围为0-5
3.当一个连接请求（SYN报文段）进来时，TCP根据当前队列存在的连接数和积压值，来确定是否接受该连接，solaris接受的最大连接数等于积压值，而传统BSD最大连接数等于，积压值*3/2+1。注意：积压值说明的是被TCP接受但未被应用层接受的最大连接数，这个积压值与系统所允许的最大连接数，或者并发服务器能并发处理的客户数，并无影响。
4.处于该队列的连接（完成3次握手但未被应用程序接受），对应的客户端认为建立连接完成，并开始传送数据，此时TCP服务端将数据放到缓存中。
5.如果队列没有空间，则不理会新到的SYN报文段（新建连接），也不发送任何报文段。
