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详解TCP的三次握手与四次挥手

一、TCP(Transmission Control Protocol 传输控制协议)

TCP是面向对连接,可靠的进程到进程通信的协议
TCP是提供全双工服务,即数据可在同一时间双向传输

二、TCP报文段(封装在IP数据报中)

TCP的三次握手与四次挥手

1、端口号

1)源端口号:发送方进程对应的端口号,源IP和端口的作用就是标志报文的返回地址。

2)目标端口号:对应的是接收端的进程,接收端收到数据段后,根据这个端口将数据对应给应用程序的接口。

注:TCP报头中的源端口号和目的端口号同IP数据报中的源IP与目的IP唯一确定一条TCP连接。

2、序号:发送端为每个字节进行编号,便于接收端正确重组。

3、确认号:用于确认发送端的信息。

4、控制位

1)URG:紧急指针有效位。
2)ACK:确认序号位,当该位为1时,用于确认发送方的数据。
3)PSH:标志位为1时要求接收放尽快将数据端送达应用层。
4)RST:为1时通过重新建立TCP连接
5)SYN:同步序号位,TCP需要建立连接时将该值设为1
6)FIN:当TCP断开连接时将该位置为1

5、窗口值:用于说明本地可接收数据段的数目,窗口大小是可变的。以此控制发送端发送数据的速率,从而达到流量控制。

6、校验和:用来做差错控制

7、紧急指针:只有当 URG 标志置 1 时紧急指针才有效。

8、选项:位于TCP首部多大40字节的可选信息,最常见的可选字段是最长报文大小。

注:8个字段中较为重要的是端口号、序号、确认序号、以及控制位中ACK、SYN、FIN这三个控制位。

三、TCP三次握手(通过wireshark抓包分析)

TCP的三次握手与四次挥手

PC1为真机,PC2为虚拟机CentOS,PC1与PC2绑定在同一块虚拟网卡VNet8上,PC1IP地址为192.168.90.10,PC2IP地址为192.168.90.40。提前在CentOS上搭建号网站,PC1访问PC2,然后通过抓包工具进行TCP的抓报,如下所示:

1、第一次握手

TCP的三次握手与四次挥手

如上图,通过抓包工具抓包发现,源地址(source)为192.168.90.10,源端口号(source port)为55604,目的地址(destination)为192.168.168.90.40,目的端口号(destination port)为80。初始序列号(sequence number)和确认序列号(acknowledgment number)都为0。第一次握手PC1使用一个随机端口号向PC2的80端口发送建立连接的请求,此过程最典型的表示就是TCP的SYN控制位为1,其他五个控制位全为0。

2、第二次握手

TCP的三次握手与四次挥手

如上图,第二次握手,源地址以及端口号和目的地址和端口与第一次握手相反,初始序列号为0,确认序列号为1,并且控制位中的ACK和SYN都为1。第二次握手实际上分两部分完成:
1)PC2收到PC1的请求,向PC1回复一个确认信息,此过程标志就是TCP的ACK控制位为1,其他五个控制位全为0,并且确认序列号是PC1的初始序列号加1。
2)PC2也向PC1发送一个建立连接的请求,此过程的标志与第一次握手一样,TCP的SYN控制位为1,其他五个控制位全为0。

3、第三次握手

TCP的三次握手与四次挥手

如图,源地址以及端口号和目的地址以及端口号与第一次握手相同,其中初始序列号即为第二次握手的确认序列号1,确认序列号即为第二次握手的初始序列号加1。PC1收到PC2的回复(包含请求和确认),也要向PC2回复一个确认信息,此过程最典型的标志就是TCP的ACK控制位为1,其他五个控制位为0,而且确认序列号是PC2的初始序列号加1。这样完成了三次握手,在PC1和PC2之间建立了TCP连接。

四、TCP连接终止的四次挥手

TCP的三次握手与四次挥手

此时PC1为CentOS,对应的IP地址为192.168.90.40,PC2为真机,应该的IP地址为192.168.90.10,通过抓包来分析他断开连接的过程,如下所示:

1、第一次挥手

TCP的三次握手与四次挥手

PC1(服务器)向PC2客户端发送FIN和ACK位为1的TCP报文段。

2、第二次挥手

TCP的三次握手与四次挥手

PC2客户端向PC1服务器返回ACK位为1的TCP报文段。

3、第三次挥手

TCP的三次握手与四次挥手

PC2客户端向PC1服务器发送FIN和ACK位为1的TCP报文段。

4、第四次挥手

TCP的三次握手与四次挥手

PC1服务器向PC2客户端返回ACK位为1的TCP报文段,完成终止连接。

5、TCP四次挥手的半关闭概念(TCP一方终止发数据但可以接收)

1)PC2客户端FIN报文段,半关闭了这个连接,PC1服务器发送ACK报文段接收半关闭。

2)PC1服务器继续发送数据,而PC2客户端只发送ACK确认,不再发送任何数据。

3)当PC1服务器把所有数据都发送完毕时,就发送FIN报文段,PC2客户端再发送ACK报文段,这样就关闭了TCP连接。

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