计算机网络系列 -- TCP的三次握手、四次挥手

ALKAOUA
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TCP 头部标识符意义解读

  1. SYN：建立连接
SYN=1，ACK=0  表示一个连接请求  
SYN=1，ACK=1  表示同意建立一个连接
  1. FIN：关闭连接
FIN=1 表示发端完成发送任务
注意：表明发送方已经没有数据发送 但不代表之前的数据发送完毕
  1. ACK：置1时表示确认
  2. seq：发送序列号
  3. ack (number)：确认码 更多关于TCP 和 UDP 的详细内容见 计算机网络系列 -- TCP和UDP

标识符的作用在于：1. 确认对方接收到我上一次发送的消息；2. 表达此次握(挥)手的目的

TCP 三次握手

过程通俗理解

A—>B：哈喽，你那边听得到吗
B->A：我这边听得到，你那边可以听到我吗
A->B：可以听到

过程图示

image.png

过程的详细解读

（1） 第一次握手：客户端发送【SYN = 1，随机序列号seq = x】的数据包到服务器,服务器由【SYN = 1】知道客户端要建立连接；此时客户端进入已发送状态，等待服务器确认

（2） 第二次握手：服务器向客户端发送标【SYN = 1，ACK = 1】和【随机序列号seq = y, 确认码ack number = x+1】的数据包；此时服务器进入已收到状态

（3） 第三次握手：客户端收到后判断【ACK=1】和【收的ack number =发的seq+1】； 若正确，客户端发送标识位【ACK = 1、seq = x + 1】和【确认码ack number = y + 1】（服务器发送的seq+1）到服务器；

服务器收到后判断【ACK=1】和【收的ack number =发的seq+1】是否正确； 若正确则完成建立连接，此包发送完毕。此时客户端和服务器进入已连接状态，完成三次握手，客户端与服务器开始传送数据

通过 SYN 来表达握手目的，通过 seq、ack 来确认对方是否接收到消息

TCP 三次握手的目的

  1. 建立客户端和服务器之间的连接，确认各自的收发能力是否正常
  2. 对准好 TCP 包的序号问题，为保证可靠传送
  3. 如果是 https 协议，还会进行解密加密 HTTPS解密解密过程见 计算机网络系列 -- HTTPS

为什么要三次握手而不是两次？

这句话可以转化为第三次握手的意义是什么？

第三次握手的意义在于：`让服务器知道客户端也收到了自己的同步信号`

通俗理解

两次握手只能保证`单向`：只知道A能向B发送数据
三次握手能保证`双向`：保证A也能收到B发送的数据

第三次握手失败了怎么办？

server端发送了 SYN + ACK 报文后就会启动一个定时器，等待 client 返回的 ACK 报文。如果第三次握手失败的话client给server返回了ACK报文，server并不能收到这个ACK报文。那么 server 端就会启动超时重传机制，超过规定时间后重新发送SYN+ACK，重传次数默认是5次。如果重传指定次数到了后，仍然未收到ACK应答，那么一段时间后，server自动关闭这个连接。但是client认为这个连接已经建立，如果 client 端向 server写数据，server端将发送RTS报文段，以防止 syn 洪泛攻击。

syn 洪泛攻击

通俗的理解是：当第三次握手没有发送确认信息时，等待一段时间后，主机就会断开之前的半开连接并回收资源，这为dos（deny of service）攻击埋下隐患，当主动方主动发送大量的syn数据包，但并不做出第三次握手响应，server就会为这些syn包分配资源（但并未使用），就会使server占用大量内存，使server连接环境耗尽，这就是syn洪泛攻击

为什么要三次握手而不是四次？

四次握手的过程：

  1. 第一次：客户端发送【SYN = 1，随机序列号seq = u】到服务器，用来请求开启客户A到服务器B的数据传送；
  2. 第二次：服务器B收到这个SYN，它发回【ACK = 1、确认序号ack=u+1】表示同意；
  3. 第三次：服务器开启与客户端的连接，发回标识位【SYN = 1，ACK = 1,，确认码ack =u+1】给客户端；
  4. 第四次：客户端发送【ACK = 1，确认码ack number=w+1】到服务器。 很明显，第二次和第三次没有分开的必要，可以合并，而且还能提高建立连接时的效率

TCP 四次挥手

过程通俗理解

A->B，我要关电脑了
B->A：稍等一下，我这边还没传完
B->A：OK，我弄完了，我也关电脑了，拜拜
A->B：好的，拜拜

过程图示

image.png

过程的详细解读

（1）第一次挥手：客户端发送【FIN = 1，随机序列号seq = u】到服务器，用来主动关闭客户A到服务器B的数据传送；客户机A进入FIN-WAIT-1状态，等待服务器B发送FIN

（2）第二次挥手：服务器B收到这个FIN，它发回【ACK = 1、确认序号ack number=u+1】表示同意；客户端进入FIN-WAIT-2状态，稍后关闭连接，服务器B进入CLOSE_WAIT，等待关闭连接;

（3）第三次挥手：服务器关闭与客户端的连接，发回标识位【FIN = 1，ACK = 1,，确认码ack number=u+1】给客户端；服务器进入LAST_ACK，等待最后一次ACK确认

（4）第四次挥手：客户端发送【ACK = 1，确认码ack number=w+1】到服务器。客户端进入TIME-WAIT等待2MAL后进入CLOSE可用状态，服务器B进入CLOSE可用状态

TCP 四次挥手的目的

保证客户端、服务器真正断开连接

为什么挥手要四次？而握手只要三次？

B表示收到A的报文之后，可能有未发送完的数据，所以需要把数据全部发送完毕后再来告诉A说可以断开了，所以多了一次

2MSL是什么？目的是什么？（道理和第三次握手失败之后的处理是一样的）

MSL是时间单位 —— 任何报文在网络上存在的最长时间

2MSL目的：保证第四次挥手正常进行

  1. 若第4次挥手的报文段丢失了
  2. 服务器就会超时重传第3次挥手的报文段
  3. 客户端就会重新给服务器发送第4次挥手的报文
  4. 最后，客户端、服务器才真正断开连接 为什么客户端关闭后不能再发一下就行？

不能保证新、老连接端口号一致

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