TCP三次握手和四次握手

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  • connect() api調(diào)用發(fā)生在第1次握手之后
  • accept() api調(diào)用發(fā)生在3次握手之后
  • “三次握手”的目的是“為了防止已失效的連接請求報文段突然又傳送到了服務(wù)端,因而產(chǎn)生錯誤”
  • 因為tcp是全雙工模式,接收到FIN時意味將沒有數(shù)據(jù)再發(fā)來,但是還是可以繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù),所以斷開連接時必須是四次握手

為什么需要3次握手

謝希仁版《計算機網(wǎng)絡(luò)》中的例子是這樣的,“已失效的連接請求報文段”的產(chǎn)生在這樣一種情況下:client發(fā)出的第一個連接請求報文段并沒有丟失,而是在某個網(wǎng)絡(luò)結(jié)點長時間的滯留了,以致延誤到連接釋放以后的某個時間才到達server。本來這是一個早已失效的報文段。但server收到此失效的連接請求報文段后,就誤認為是client再次發(fā)出的一個新的連接請求。于是就向client發(fā)出確認報文段,同意建立連接。假設(shè)不采用“三次握手”,那么只要server發(fā)出確認,新的連接就建立了。由于現(xiàn)在client并沒有發(fā)出建立連接的請求,因此不會理睬server的確認,也不會向server發(fā)送數(shù)據(jù)。但server卻以為新的運輸連接已經(jīng)建立,并一直等待client發(fā)來數(shù)據(jù)。這樣,server的很多資源就白白浪費掉了。采用“三次握手”的辦法可以防止上述現(xiàn)象發(fā)生。例如剛才那種情況,client不會向server的確認發(fā)出確認。server由于收不到確認,就知道client并沒有要求建立連接?!?。主要目的防止server端一直等待,浪費資源。

補充

  • 第一個包,即A發(fā)給B的SYN 中途被丟,沒有到達B
    A會周期性超時重傳,直到收到B的確認

  • 第二個包,即B發(fā)給A的SYN +ACK 中途被丟,沒有到達A
    B會周期性超時重傳,直到收到A的確認

  • 第三個包,即A發(fā)給B的ACK 中途被丟,沒有到達B
    A發(fā)完ACK,單方面認為TCP為 Established狀態(tài),而B顯然認為TCP為Active狀態(tài):

    • 假定此時雙方都沒有數(shù)據(jù)發(fā)送,B會周期性超時重傳,直到收到A的確認,收到之后B的TCP 連接也為 Established狀態(tài),雙向可以發(fā)包。

    • 假定此時A有數(shù)據(jù)發(fā)送,B收到A的 Data + ACK,自然會切換為established 狀態(tài),并接受A的 Data。

    • 假定B有數(shù)據(jù)發(fā)送,數(shù)據(jù)發(fā)送不了,會一直周期性超時重傳SYN + ACK,直到收到A的確認才可以發(fā)送數(shù)據(jù)。

為什么需要4次揮手

因為當Server端收到Client端的SYN連接請求報文后,可以直接發(fā)送SYN+ACK報文。其中ACK報文是用來應(yīng)答的,SYN報文是用來同步的。但是關(guān)閉連接時,當Server端收到FIN報文時,很可能并不會立即關(guān)閉SOCKET,所以只能先回復(fù)一個ACK報文,告訴Client端,"你發(fā)的FIN報文我收到了"。只有等到我Server端所有的報文都發(fā)送完了,我才能發(fā)送FIN報文,因此不能一起發(fā)送。故需要四步握手。

4次揮手過程狀態(tài)

  • FIN_WAIT_1: 這個狀態(tài)要好好解釋一下,其實FIN_WAIT_1和FIN_WAIT_2狀態(tài)的真正含義都是表示等待對方的FIN報文。而這兩種狀態(tài)的區(qū)別是:FIN_WAIT_1狀態(tài)實際上是當SOCKET在ESTABLISHED狀態(tài)時,它想主動關(guān)閉連接,向?qū)Ψ桨l(fā)送了FIN報文,此時該SOCKET即進入到FIN_WAIT_1狀態(tài)。而當對方回應(yīng)ACK報文后,則進入到FIN_WAIT_2狀態(tài),當然在實際的正常情況下,無論對方何種情況下,都應(yīng)該馬上回應(yīng)ACK報文,所以FIN_WAIT_1狀態(tài)一般是比較難見到的,而FIN_WAIT_2狀態(tài)還有時常??梢杂胣etstat看到。(主動方)

  • FIN_WAIT_2:上面已經(jīng)詳細解釋了這種狀態(tài),實際上FIN_WAIT_2狀態(tài)下的SOCKET,表示半連接,也即有一方要求close連接,但另外還告訴對方,我暫時還有點數(shù)據(jù)需要傳送給你(ACK信息),稍后再關(guān)閉連接。(主動方)

  • TIME_WAIT: 表示收到了對方的FIN報文,并發(fā)送出了ACK報文,就等2MSL后即可回到CLOSED可用狀態(tài)了。如果FIN_WAIT_1狀態(tài)下,收到了對方同時帶FIN標志和ACK標志的報文時,可以直接進入到TIME_WAIT狀態(tài),而無須經(jīng)過FIN_WAIT_2狀態(tài)。(主動方)

  • CLOSING(比較少見): 這種狀態(tài)比較特殊,實際情況中應(yīng)該是很少見,屬于一種比較罕見的例外狀態(tài)。正常情況下,當你發(fā)送FIN報文后,按理來說是應(yīng)該先收到(或同時收到)對方的 ACK報文,再收到對方的FIN報文。但是CLOSING狀態(tài)表示你發(fā)送FIN報文后,并沒有收到對方的ACK報文,反而卻也收到了對方的FIN報文。什么情況下會出現(xiàn)此種情況呢?其實細想一下,也不難得出結(jié)論:那就是如果雙方幾乎在同時close一個SOCKET的話,那么就出現(xiàn)了雙方同時發(fā)送FIN報文的情況,也即會出現(xiàn)CLOSING狀態(tài),表示雙方都正在關(guān)閉SOCKET連接。

  • CLOSE_WAIT: 這種狀態(tài)的含義其實是表示在等待關(guān)閉。怎么理解呢?當對方close一個SOCKET后發(fā)送FIN報文給自己,你系統(tǒng)毫無疑問地會回應(yīng)一個ACK報文給對方,此時則進入到CLOSE_WAIT狀態(tài)。接下來呢,實際上你真正需要考慮的事情是察看你是否還有數(shù)據(jù)發(fā)送給對方,如果沒有的話,那么你也就可以 close這個SOCKET,發(fā)送FIN報文給對方,也即關(guān)閉連接。所以你在CLOSE_WAIT狀態(tài)下,需要完成的事情是等待你去關(guān)閉連接。(被動方)

  • LAST_ACK: 這個狀態(tài)還是比較容易好理解的,它是被動關(guān)閉一方在發(fā)送FIN報文后,最后等待對方的ACK報文。當收到ACK報文后,也即可以進入到CLOSED可用狀態(tài)了。(被動方)

  • CLOSED: 表示連接中斷。

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