TCP 协议详解:三次握手与四次挥手

在网络通信中,确保数据准确无误地传递是至关重要的。TCP(Transmission Control Protocol,传输控制协议)作为一种面向连接的、可靠的、基于字节流的通信协议,在网络数据传输中起到了核心作用。本文将详细解析 TCP 的基本概念、数据报结构以及著名的三次握手和四次挥手过程。

一、TCP基础入门

TCP 是一种确保网络中数据正确传输的协议,其特点如下:

  1. 面向连接:在数据传输前,必须与对方建立一个连接,并在传输结束后断开连接。
  2. 可靠性:通过序号、确认应答、重传控制、流量控制和拥塞控制等机制,保证数据传输的可靠性。
  3. 建立连接:客户端与服务器之间的通信开始之前,必须先建立连接,这个过程通过一个被称为"三次握手"的过程完成。

二、TCP数据报结构

TCP数据报的结构包括以下关键部分:

  • 序号(Seq):32位的序列号,用于标识从TCP源向目标发送的数据字节流,它表示在这个段中的第一个数据字节。
  • 确认号(Ack):32位的确认号,如果设置了ACK标志,则表示接收端期望收到的下一个序列号,即上一个接收到的数据字节的序号加1。
  • 标志位 :共6个,包括:
    • URG:紧急指针有效。
    • ACK:确认序号有效。
    • PSH:提示接收端应立即将这个报文段交给应用层。
    • RST:重置连接。
    • SYN:同步序列编号,用于建立连接。
    • FIN:释放连接。

三、TCP的三次握手

三次握手是建立一个TCP连接时所必须的过程,其步骤包括:

  1. 第一次握手:客户端发送一个SYN包(syn=j)到服务器,并进入SYN_SEND状态,等待服务器确认。
  2. 第二次握手:服务器接收到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。
  3. 第三次握手:客户端收到服务器的SYN+ACK包后,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状态,完成三次握手。

举例说明

假设客户端是四川8633航班的乘务系统,它想要建立连接来发送航班状态到地面服务器:

  • 第一步:四川8633发出连接请求(SYN),并告知序列号。
  • 第二步:地面服务器确认收到(ACK)并回应自己的连接请求(SYN)。
  • 第三步:四川8633确认收到,并且连接正式建立。

四、TCP的四次挥手

当TCP连接中的一方完成数据传输后,将执行四次挥手来终止连接,具体步骤如下:

  1. 第一次挥手:客户端发送一个FIN来关闭客户到服务器的数据传送。
  2. 第二次挥手:服务器收到这个FIN,发送一个ACK给客户端。
  3. 第三次挥手:服务器关闭客户端的连接,发送一个FIN给客户端。
  4. 第四次挥手:客户

端发送ACK信号,然后进入等待状态,等待服务器关闭连接。

举例说明

假设四川8633航班的乘务系统完成了数据传输:

  • 第一步:乘务系统发送一个FIN标志,表示"我已完成发送"。
  • 第二步:地面服务器确认这一FIN,并告知"我知道你已完成发送"。
  • 第三步:地面服务器发送FIN,表示"我也完成了发送"。
  • 第四步:乘务系统确认这一FIN,并最终关闭连接。

结语

TCP的三次握手和四次挥手是保证网络通信可靠性的关键机制。理解这两个过程对于任何网络专业人士来说都是基本功,不仅有助于解决网络问题,也有助于设计更高效的网络通信协议。

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