TCP首部格式及三次握手四次挥手

TCP协议详解:首部格式与连接管理

一、TCP首部格式

TCP首部最小20字节,最大60字节,包含以下字段:

±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±+

| 源端口号(16bit) | 目的端口号(16bit) |

±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±+

| 序列号(32bit) |

±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±+

| 确认号(32bit) |

±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±+

| 数据偏移(4bit)| 保留(6bit) |U|A|P|R|S|F| 窗口大小(16bit) |

±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±+

| 校验和(16bit) | 紧急指针(16bit) |

±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±+

| 选项(可选,最多40字节) |

±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±+

| 数据部分 |

±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±+

关键字段说明:

  • 源/目的端口:各占2字节,标识发送方和接收方的应用进程
  • 序列号/确认号:各占4字节,用于可靠传输
  • 控制标志位 :
    • URG:紧急指针有效
    • ACK:确认号有效
    • PSH:接收方应尽快交付应用层
    • RST:连接复位
    • SYN:同步序列号(连接建立)
    • FIN:发送方数据发送完毕(连接释放)

二、TCP三次握手(连接建立)

客户端 服务端

| |

| SYN=1, seq=x |

|--------------------------------->|

| |

| SYN=1, ACK=1, seq=y, ack=x+1 |

|<---------------------------------|

| |

| ACK=1, seq=x+1, ack=y+1 |

|--------------------------------->|

| |

握手过程:

  1. SYN_SENT:客户端发送SYN包(SYN=1, seq=x)进入SYN_SENT状态
  2. SYN_RCVD:服务端回复SYN+ACK包(SYN=1, ACK=1, seq=y, ack=x+1)进入SYN_RCVD状态
  3. ESTABLISHED:客户端发送ACK包(ACK=1, seq=x+1, ack=y+1)双方进入连接状态

📌 为什么需要三次握手?

  • 防止历史重复连接初始化导致的资源浪费
  • 同步双方的初始序列号
  • 避免资源浪费(防止服务端因无效请求维持连接)

三、TCP四次挥手(连接释放)

客户端 服务端

| |

| FIN=1, seq=u |

|--------------------------------->|

| |

| ACK=1, ack=u+1 |

|<---------------------------------|

| |

| FIN=1, seq=v |

|<---------------------------------|

| |

| ACK=1, seq=u+1, ack=v+1 |

|--------------------------------->|

| |

挥手过程:

  1. FIN_WAIT_1:主动方发送FIN包(FIN=1, seq=u)进入FIN_WAIT_1状态
  2. CLOSE_WAIT:被动方回复ACK包(ACK=1, ack=u+1)进入CLOSE_WAIT状态
  3. FIN_WAIT_2:主动方收到ACK后进入FIN_WAIT_2状态
  4. LAST_ACK:被动方发送FIN包(FIN=1, seq=v)进入LAST_ACK状态
  5. TIME_WAIT:主动方回复ACK包(ACK=1, seq=u+1, ack=v+1)进入TIME_WAIT状态(等待2MSL)
  6. CLOSED:双方最终关闭连接

⚠️ TIME_WAIT状态的作用:

  1. 确保最后一个ACK能到达对端
  2. 让网络中残留的报文段失效(等待2MSL时间)

四、常见问题解答

Q1: 为什么连接是三次握手而关闭要四次挥手?

A: 因为TCP是全双工的,关闭时需要分别关闭两个方向的数据流。当收到FIN时只表示对方不再发送数据,但本方可能还需要发送剩余数据。

Q2: SYN洪泛攻击是什么?

A: 攻击者伪造大量SYN包但不完成握手,导致服务端维持大量半开连接。防御方法包括SYN Cookie、增加积压队列等。

Q3: TIME_WAIT状态为什么要持续2MSL?

A: MSL是报文最大生存时间。2MSL可以保证:

  1. 本方最后一个ACK能到达对端(最多MSL)
  2. 如果对端没收到,重传的FIN会在下一个MSL内到达
相关推荐
Eloudy4 小时前
全文 - IMEX 第01节 -IMEX overview
运维·服务器·网络
物联网软硬件开发-轨物科技5 小时前
【技术白皮书】光伏清检一体化机器人系统解决方案技术白皮书
大数据·运维·网络·人工智能·机器人
Escalating_xu5 小时前
【Linux 网络编程】TCP 跨平台实战:用 Windows 客户端访问 Linux 服务器
linux·服务器·网络
是真的小外套6 小时前
2024年软考中级信息安全工程师|选择题考点+案例分析真题解析(含答案)
android·网络
小天源8 小时前
让访问数据可解释:IP 地球大屏、地区库更新与运行维护设计
网络·网络协议·tcp/ip
老李IT笔记9 小时前
连不上不一定是网不好:新系统不认的服务端配置卡在哪一档
运维·服务器·网络
小此方9 小时前
Linux网络(二十八):从NAT转换到正反向代理:图解内网通信、NAPT端口映射
linux·运维·网络
万年咸鱼9 小时前
WebSocket、Socket 与 HTTP 的区别详解
websocket·网络协议·http
万年咸鱼9 小时前
HTTPS 是如何保证传输安全的?
网络协议·安全·https
万联WANFLOW10 小时前
拆解 Meta Prometheus 网络:20,736 张 GPU 如何互联?4 个设计取舍值得关注
tcp/ip·meta·gpu