TCP：TCP连接的建立与终止

TCP连接的建立与终止

• 建立连接
• • 第一次握手
  • 第二次握手
  • 第三次握手
• 终止连接
• • 第一次挥手
  • 第二次挥手
  • 第三次挥手
  • • [TIME_WAIT 状态](#TIME_WAIT 状态)
  • 第四次挥手
• 连接建立超时

T C P是一个面向连接的协议。无论哪一方向另一方发送数据之前，都必须先在双方之间建立一条连接。本文将详细讨论一个T C P连接是如何建立的以及通信结束后是如何终止的。
如何使用抓包工具 wireshark

建立连接

为了建立一个TCP连接：

第一次握手

1. 请求端发送一个S Y N段指明连接的服务器的端口，以及初始序号（ISN）。这个SYN段为报文段1。
   使用抓包工具得到以下内容，可以看到：
   1. 指定了源端口和目标端口，什么？怎么没有IP地址，IP地址在IP首部呢！
   2. 序号为 1514758884，序号并不从0开始，而是生成ISN。序号为什么不从0开始？
   3. SYN=1 表明这是一个连接请求或连接接受报文
   4. 窗口大小声明为 64240
      

第二次握手

2. 服务器发回包含服务器的初始序号的S Y N报文段（报文段2）作为应答。同时，将确认
   序号设置为客户的I S N加1以对客户的S Y N报文段进行确认。一个S Y N将占用一个序号。
   使用抓包工具得到以下内容，可以看到：
   1. 指定了源端口(22)和目标端口(60378)
   2. 序号为 3444481880
   3. ACK=1，表明确认号ack有效，ack=151475885，即发来的报文序号1514758884+1
   4. SYN=1 表明这是一个连接请求或连接接受报文
   5. 窗口大小声明为64240
      

第三次握手

3. 客户必须将确认序号设置为服务器的I S N加1以对服务器的S Y N报文段进行确认（报文
   段3）。
   使用抓包工具得到以下内容，可以看到：
   1. 同样指定了源端口和目标端口
   2. 序号为 1514758885
   3. ACK=1，表明确认号ack有效，ack=3444481881，即发来的报文序号3444481880+1
   4. SYN=0 表明这不是一个连接请求或连接接受报文，服务器连接请求和连接接受发生在第二次握手时。
   5. 窗口大小声明为513，为什么这么小呢？这个流量控制有关。
      

一个整体的流程图：

终止连接

建立一个连接需要三次握手，而终止一个连接要经过 4次挥手 。这由T C P的半关闭（h a l f - c l o s e）造成的。一个T C P连接是全双工（即数据在两个方向上能同时传递），因此每个方向必须单独地进行关闭。

如图，为抓包工具显示内容：这就是四次挥手的过程 。

第一次挥手

1. 我从服务器进行断开连接的，故而先由服务器主动关闭连接。当一方完成数据传输并想要关闭连接时，它会发送一个FIN（结束）标志的数据包。这个FIN标志表示发送方已经完成了数据发送，但仍然可以接收数据。
   

第二次挥手

2. 收到FIN标志的一方会在处理完剩余数据后，再发送一个带有ACK（确认）标志的数据包以确认收到了FIN。
   

第三次挥手

3. 此时，如果应用程序不调用c l o s e而调用s h u t d o w n，且第2个参数值为1，则socket的A P I支持半关闭。显然，这不是一个半关闭。所以本地主机发送一个FIN（结束）标志的数据包至服务器。
   

TIME_WAIT 状态

T I M E _ WA I T状态也称为2 M S L(报文段最大生存时间，Maximum Segment Lifetime)等待状态。这个时间是有限的，因为 T C P报文段以I P数据报在网络内传输，而I P数据报则有限制其生存时间的T T L(Time To Live)字段。

• 确保数据可靠传输：time_wait状态确保了所有可能还在网络中徘徊的数据包被接收或丢弃，避免新连接接收旧数据，保证数据的准确性和完整性
• 防止旧连接的干扰：确保在相同的源地址、目标地址、源端口和目标端口的新连接建立之前，旧的连接完全关闭，避免可能的数据混乱

第四次挥手

4. 服务器确认（stream 主机->服务器 关闭连接）
   
   一个完整的流程图：
   

连接建立超时