【計算機網絡】TCP三次握手四次揮手

TCP的報文格式

關鍵字段：
序號（sequence number）
Seq序號:佔4個字節，在建立連接時由計算機生成的隨機數作爲其初始值，通過 SYN 包傳給接收端主，用來解決網絡包亂序問題。
確認號ack: 佔4個字節，只有ACK標誌位爲1時，確認序號字段纔有效, Ack=Seq+1，表示期望收到的下一個字節的序號，並且確認號之前的數據已經全部接收
標誌位（flag）

1. 同步SYN
   佔1位，連接建立時用於同步序號。

• SYN=1時，表示這是一個連接請求或連接確認報文。
• 當SYN=1，ACK=0時表示：這是一個連接請求報文段。若同意連接，則在響應報文段中使得SYN=1，ACK=1。
  注意：SYN這個標誌位只有在TCP建產連接時纔會被置1，握手完成後SYN標誌位被置0。

2. 終止FIN
   佔1位，用於釋放一個傳輸連接。

• FIN=1時，表示數據已全部傳輸完成，發送端沒有數據要傳輸了，要求釋放當前連接，但是接收端仍然可以繼續接收還沒有接收完的數據。
• FIN=0，正常傳輸數據。

3. 確認ACK
   佔1位，僅當ACK=1時，確認號字段纔有效。ACK=0時，確認號無效

TCP建立連接-三次握手

1. 第一次握手
   客戶端發送syn包的數據包到服務器，其中SYN標誌位爲1, ACK=0，發送順序號seq=i(隨機int)並進入SYN_SEND狀態，等待服務器確認；
   問題：此時如果報文丟失發送不到對端會如何？
   答：C端發送報文之後會啓動一個定時器，在超時之後未收到S端的確認，會再次發送SYN請求，每次嘗試的時間會是第一次的二倍，如果總的總嘗試時間爲75秒，此次建立鏈接失敗。
2. 第二次握手
   服務器收到syn包，發現SYN=1,表示客戶端請求連接，必須確認客戶的SYN（將SYN和ACK置爲1應答，表示同意連接），發送確認包ACK包（ack=i+1表示i之前的已經收到，期望接收下一個字節數據），同時自己也發送一個SYN包（seq=j 隨機產生），即SYN+ACK包，此時服務器進入SYN_RECV狀態。
   問題：如果第二次報文丟失怎麼辦？
   在發送完ACK+SYN報文後會啓動一個定時器，超時沒有收到ACK確認，會再次發送，會進行多次重試。超時時間依舊每次翻倍，重試次數可設置。
3. 第三次握手
   客戶端收到服務器的SYN＋ACK包，首先進行檢查（ack是否爲i+1, ACK是否爲1），如果正確向服務器發送確認包ACK(ack=j+1)，此包發送完畢；服務器進行檢查（ack是否爲j+1, ACK是否爲1），如果正確，客戶端和服務器進入ESTABLISHED狀態，完成三次握手
   握手過程中傳送的包裏不包含數據，三次握手完畢後，客戶端與服務器才正式開始傳送數據。理想狀態下，TCP連接一旦建立，在通信雙方中的任何一方主動關閉連接之前，TCP連接都將被一直保持下去。

TCP斷開連接-四次揮手

由於TCP連接是全雙工的，因此每個方向都必須單獨進行關閉。這原則是當一方完成它的數據發送任務後就能發送一個FIN來終止這個方向的連接。收到一個 FIN只意味着這一方向上沒有數據流動，一個TCP連接在收到一個FIN後仍能發送數據。首先進行關閉的一方將執行主動關閉，而另一方執行被動關閉。

1. 第一次揮手
   客戶端發送一個FIN，用來關閉客戶端到服務端的數據傳送，也就是主動關閉方告訴被動關閉方：我已經不會再給你發數據了(當然，在fin包之前發送出去的數據，如果沒有收到對應的ack確認報文，主動關閉方依然會重發這些數據)，但是，此時主動關閉方還可以接受數據。Client進入FIN_WAIT_1狀態。
   注意：這裏不發送的是正常連接時傳輸的數據(非確認報文)，而不是一切數據，所以客戶端仍然能發送ACK確認報文
2. 第二次揮手
   （服務端）被動關閉方收到FIN包後，發送一個ACK給對方（ack=x+1), 服務端端進入CLOSE_WAIT狀態，進入此狀態後S端把剩餘未發送的數據發送到C端，C端收到S端的ACK之後，進入FIN_WAIT2狀態， 同時繼續接受S端傳輸的其他數據包。
3. 第三次揮手
   S端處理完自己待發送的數據之後，也會發送FIN斷開鏈接的請求（服務端)，用來關閉被動關閉方到主動關閉方的數據傳送，也就是告訴主動關閉方，我的數據也發送完了，不會再給你發數據了, S端進入LAST_ACK狀態。
4. 第四次揮手 C端方收到斷開請求FIN後，發送一個ACK（ack=m+1）給被動關閉方，至此，完成四次揮手。