TCP建立連接概述及三次握手、四次揮手的流程

連 接 概 述

順著第一篇的思路下來(lái)，到最后我們已經(jīng)可以依靠分層達(dá)到兩臺(tái)主機(jī)之間的自由通信，那么問(wèn)題來(lái)了，假設(shè)現(xiàn)在有主機(jī)A（客戶端）及主機(jī)B（服務(wù)端），其中主機(jī)A需要訪問(wèn)主機(jī)B的資源，需要哪幾個(gè)必要條件呢？經(jīng)過(guò)上篇文章可知至少需要四個(gè)條件：

• 主機(jī)A需要具有一個(gè)ip地址
• 主機(jī)B需要具有一個(gè)ip地址
• 主機(jī)A需要具有一個(gè)客戶端端口號(hào)
• 主機(jī)B需要具有一個(gè)服務(wù)端端口號(hào)

具備上述四個(gè)條件后A獲取B的信息是有要求的，根本上的要求是數(shù)據(jù)信道可靠，就是平時(shí)所說(shuō)的可靠連接，那么如何保證連接的可靠性呢，TCP協(xié)議就是靠確認(rèn)應(yīng)答機(jī)制、超時(shí)重傳機(jī)制等保證連接可靠性的，接下來(lái)就通過(guò)TCP協(xié)議的三次握手及四次（三次）揮手來(lái)分析一下A與B建立連接、關(guān)閉連接的技術(shù)細(xì)節(jié)是如何落地實(shí)現(xiàn)的。

三 次 握 手

第一次： 首先客戶端A會(huì)向服務(wù)端B發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)同步請(qǐng)求，可以稱為建立連接請(qǐng)求syn，同時(shí)客戶端A 的cpu內(nèi)核會(huì)為這個(gè)syn請(qǐng)求生成一個(gè)隨機(jī)的序列號(hào)seq發(fā)送給服務(wù)端。此處整體稱為第一次握手，注意此處為隨機(jī)序列號(hào)。

第二次： 服務(wù)端B接到客戶端A發(fā)送的syn請(qǐng)求后，會(huì)回復(fù)一個(gè)[syn+ack]的響應(yīng)，其中syn仍表達(dá)數(shù)據(jù)同步的意思，這個(gè)應(yīng)答seq值由服務(wù)端B的cpu隨機(jī)生成，ack的值為第一次握手seq的值+1，ack表示兩層含義：

• 服務(wù)端B已經(jīng)收到了客戶端A發(fā)過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)同步請(qǐng)求
• 希望客戶端接下來(lái)的應(yīng)答消息的seq的值以ack回復(fù)的值開始傳輸。

這個(gè)稱為第二次握手。

第三次： 客戶端A接收到服務(wù)端B的[syn+ack]應(yīng)答消息會(huì)給B回復(fù)一個(gè)ack應(yīng)答，ack消息中seq值為第二次握手ack的值，而ack則為第二次握手的請(qǐng)求的seq值+1。

三次握手通信釋義圖如上所示，接下來(lái)我們來(lái)通過(guò)抓包的形式來(lái)看一下實(shí)際報(bào)文，印證三次握手的報(bào)文通信。

筆者通過(guò)wireshark（抓包工具）抓取數(shù)據(jù)包，采用打開一個(gè)瀏覽器網(wǎng)頁(yè)的場(chǎng)景模擬對(duì)服務(wù)器B的請(qǐng)求。

第一次握手抓包圖如下：

第二次握手抓包釋義圖如下：

第三次握手抓包釋義圖如下：

通過(guò)三次握手的抓包可以很清晰的展示三次交互流程，可能有人會(huì)有連帶的疑問(wèn)，為什么一定是三次，而不是別的次數(shù)，這里三次其實(shí)是最優(yōu)的次數(shù)，而不是一定的次數(shù)，比如如果兩次的話A、B兩方將會(huì)有一方無(wú)法做出信息是否送達(dá)的確認(rèn)，而超過(guò)三次則造成了浪費(fèi)，因?yàn)槿谓换ブ蠥、B都已經(jīng)對(duì)兩方應(yīng)答一次了。接下來(lái)來(lái)看一下四次揮手的交互流程。

四 次 揮 手

理解三次握手及流程后，四次揮手其實(shí)本質(zhì)和三次握手的確認(rèn)流程基本上是一樣的，下面我們簡(jiǎn)單梳理一下?lián)]手標(biāo)準(zhǔn)流程。

第一次： 當(dāng)A確認(rèn)當(dāng)前連接數(shù)據(jù)已經(jīng)全部發(fā)送完成以后，會(huì)發(fā)起關(guān)閉連接請(qǐng)求，此時(shí)A不再發(fā)送業(yè)務(wù)報(bào)文，發(fā)送的請(qǐng)求標(biāo)志為FIN ,seq為x,此處整體為第一次揮手。

第二次： B收到A發(fā)出的關(guān)閉連接的請(qǐng)求之后，會(huì)給A一個(gè)確認(rèn)響應(yīng)，告訴A我收到你關(guān)閉連接的請(qǐng)求了，但是我有可能還有沒(méi)發(fā)完的數(shù)據(jù)需要繼續(xù)給你發(fā)送，響應(yīng)的標(biāo)志為ack,seq為Y，ack為x+1，此處整體為第二次揮手。

第三次： 當(dāng)B把數(shù)據(jù)傳輸完之后會(huì)發(fā)送釋放連接響應(yīng)，此處標(biāo)志B釋放連接，不會(huì)再發(fā)送業(yè)務(wù)報(bào)文，此時(shí)請(qǐng)求的標(biāo)志為FIN+ack，seq的值為y，ack的值為x+1,此處整體為第三次揮手。

第四次： A對(duì)B第三次揮手做最后確認(rèn)，并釋放連接，此時(shí)請(qǐng)求標(biāo)志為ack，seq為x+1,ack為y+1。

四次揮手通信釋義圖如上所示，由于三次握手的每一次都通過(guò)抓包工具詳細(xì)描述了通信詳情，此處揮手抓一個(gè)整體包截圖，由讀者自行解析分析即可。

四次揮手抓包整體釋義圖如下：

可以看到，這里面的揮手包數(shù)與咱們分析的標(biāo)準(zhǔn)流程不一樣，這里是因?yàn)榈诙魏偷谌螕]手都是B向A發(fā)起確認(rèn)響應(yīng)，區(qū)別是第二次只是確認(rèn)，因?yàn)榭赡苓€有數(shù)據(jù)沒(méi)有傳完，要繼續(xù)傳，全部數(shù)據(jù)傳完后B才能發(fā)出最后指令進(jìn)行釋放連接，但這時(shí)如果發(fā)第二次揮手的時(shí)候就可以確認(rèn)沒(méi)有數(shù)據(jù)需要再同步給A了，這時(shí)如果按照標(biāo)準(zhǔn)流程，B會(huì)給A發(fā)送兩個(gè)相同的數(shù)據(jù)包，這樣就造成了資源浪費(fèi)，故這塊揮手做了優(yōu)化，可以確認(rèn)數(shù)據(jù)的情況下，可以把第二次和第三次揮手合并成一次，所以此處是三次握手。