一 首先我們看下TCP報(bào)文頭
說(shuō)明：
1 源端口號(hào)（16位）：標(biāo)識(shí)發(fā)送端端口號(hào)
2 目的端口號(hào)（16位）：標(biāo)識(shí)目的端口號(hào)
3 序列號(hào)：表示發(fā)送數(shù)據(jù)的位置侦另，字段長(zhǎng)為32位尉共。每發(fā)送一次數(shù)據(jù)硫麻，就累加一次該數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)的大小
序列號(hào)并非從0開(kāi)始，而是由發(fā)送端生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)發(fā)送給目標(biāo)機(jī)器，然后再將每轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)去的字節(jié)數(shù)累加到初始值上表示數(shù)據(jù)的位置浇辜。
4 確認(rèn)應(yīng)答號(hào)：表示下一次應(yīng)該收到的數(shù)據(jù)的序列號(hào)唾戚，字段長(zhǎng)為32字節(jié)。發(fā)送端收到這個(gè)確認(rèn)應(yīng)答以后可以認(rèn)為在這個(gè)序號(hào)以前的數(shù)據(jù)都已經(jīng)被正常接收熊镣。
PS：序號(hào)的優(yōu)點(diǎn)如下
（1）保證報(bào)文按序到達(dá)募书。
（2）保證可靠性。
（3）保證效率鬼吵。
（4）精準(zhǔn)的報(bào)告哪些報(bào)文已經(jīng)收到篮赢，哪些需要重傳
5 首部長(zhǎng)度：該字段長(zhǎng)度為4位，單位為4字節(jié)（32位）涣脚。TCP首部長(zhǎng)度不包括選項(xiàng)的話寥茫，是20個(gè)字節(jié)，20/4=5妙同，5的二進(jìn)制序列：0101膝迎，報(bào)頭長(zhǎng)度也叫數(shù)據(jù)偏移，所以該字段可以設(shè)置為5芒涡，選項(xiàng)字段最大的是40字節(jié)，所以赠群，TCP首部長(zhǎng)度為最大為20+40=60字節(jié)旱幼，該字段可以設(shè)置的最大長(zhǎng)度為60/4=15。
6 保留：該字段主要是為了以后擴(kuò)展時(shí)使用冬三，其長(zhǎng)度為4位缘缚。一般設(shè)置為0，即使收到的包在該字段不為0窝爪，此包也不會(huì)丟棄
7控制位：字段長(zhǎng)為6齐媒，每一位從左到右分別為：URG、ACK啃勉、PSH双妨、RST、SYN泣特、FIN挑随。當(dāng)對(duì)應(yīng)的值為1，表示有具體含義膏孟。
字段|含義
—|:—
URG|緊急指針是否有效拌汇。為1，表示某一位需要被優(yōu)先處理魁淳。
ACK|確認(rèn)號(hào)是否有效，一般置為1昆稿。
PSH|提示接收端應(yīng)用程序立即從TCP緩沖區(qū)把數(shù)據(jù)讀走息拜。
RST|對(duì)方要求重新建立連接，復(fù)位岛抄。
SYN|請(qǐng)求建立連接狈茉，并在其序列號(hào)的字段進(jìn)行序列號(hào)的初始值設(shè)定掸掸。建立連接扰付，設(shè)置為1.
FIN|希望斷開(kāi)連接。
8 窗口大杏疠骸：接收緩沖區(qū)的大小盐固，TCP不允許發(fā)送超過(guò)此處所示大小的數(shù)據(jù)
9 校驗(yàn)和：發(fā)送端填充，CRC校驗(yàn)志电，接收校驗(yàn)不通過(guò)蛔趴，則認(rèn)為數(shù)據(jù)有問(wèn)題。和UDP的區(qū)別是鱼蝉，UDP校驗(yàn)的是數(shù)據(jù)本身箫荡，TCP校驗(yàn)的不僅包含TCP首部，而且包含TCP數(shù)據(jù)部分吉挣。
我們?cè)谥刂v一下在三次握手和四次揮手中的用到序列號(hào)、確認(rèn)號(hào)及標(biāo)志位终吼。
序列號(hào)seq
占4個(gè)字節(jié)氯哮，用來(lái)標(biāo)記數(shù)據(jù)段的順序，TCP把連接中發(fā)送的所有數(shù)據(jù)字節(jié)都編上一個(gè)序號(hào)姆打，第一個(gè)字節(jié)的編號(hào)由本地隨機(jī)產(chǎn)生肠虽，給字節(jié)編上序號(hào)后税课，就給每一個(gè)報(bào)文段指派一個(gè)序號(hào)，序列號(hào)seq就是這個(gè)報(bào)文段中的第一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)編號(hào)垒玲。確認(rèn)號(hào)ack
占4個(gè)字節(jié)找颓，期待收到對(duì)方下一個(gè)報(bào)文段的第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的序號(hào)，序列號(hào)表示報(bào)文段攜帶數(shù)據(jù)的第一個(gè)字節(jié)的編號(hào)佛析，而確認(rèn)號(hào)指的是期望接受到下一個(gè)字節(jié)的編號(hào)帘不，因此擋墻報(bào)文段最后一個(gè)字節(jié)的編號(hào)+1即是確認(rèn)號(hào)。
3. 確認(rèn)ACK
占1個(gè)比特位储狭，僅當(dāng)ACK=1捣郊，確認(rèn)號(hào)字段才有效呛牲。ACK=0，確認(rèn)號(hào)無(wú)效着茸。
同步SYN
連接建立時(shí)用于同步序號(hào)。當(dāng)SYN=1猜绣，ACK=0表示：這是一個(gè)連接請(qǐng)求報(bào)文段敬特。若同意連接，則在響應(yīng)報(bào)文段中使用SYN=1辣之，ACK=1.因此皱炉，SYN=1表示這是一個(gè)連接請(qǐng)求，或連接接收?qǐng)?bào)文奏夫，SYN這個(gè)標(biāo)志位只有在TCP建立連接才會(huì)被置為1历筝，握手完成后SYN標(biāo)志位被置為0.終止FIN
用來(lái)釋放一個(gè)
6 TCP/IP 三次握手過(guò)程：
三次握手的過(guò)程
step1:第一次握手
建立連接時(shí)梳猪，客戶端發(fā)送SYN包到服務(wù)器蒸痹，其中包含客戶端的初始序號(hào)seq=x叠荠，并進(jìn)入SYN_SENT狀態(tài)，等待服務(wù)器確認(rèn)逃呼。（其中者娱，SYN=1，ACK=0推姻，表示這是一個(gè)TCP連接請(qǐng)求數(shù)據(jù)報(bào)文框沟；序號(hào)seq=x增炭，表明傳輸數(shù)據(jù)時(shí)的第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的序號(hào)是x）隙姿。
step2:第二次握手
服務(wù)器收到請(qǐng)求后防症，必須確認(rèn)客戶的數(shù)據(jù)包。同時(shí)自己也發(fā)送一個(gè)SYN包饲嗽，即SYN+ACK包奈嘿，此時(shí)服務(wù)器進(jìn)入SYN_RECV狀態(tài)裙犹。（其中確認(rèn)報(bào)文段中，標(biāo)識(shí)位SYN=1袄膏，ACK=1掺冠，表示這是一個(gè)TCP連接響應(yīng)數(shù)據(jù)報(bào)文，并含服務(wù)端的初始序號(hào)seq(服務(wù)器)=y斥黑，以及服務(wù)器對(duì)客戶端初始序號(hào)的確認(rèn)號(hào)ack(服務(wù)器)=seq(客戶端)+1=x+1）眉厨。
step3:第三次握手
客戶端收到服務(wù)器的SYN+ACK包憾股，向服務(wù)器發(fā)送一個(gè)序列號(hào)(seq=x+1)，確認(rèn)號(hào)為ack(客戶端)=y+1耻姥，此包發(fā)送完畢有咨，客戶端和服務(wù)器進(jìn)入ESTAB_LISHED(TCP連接成功)狀態(tài)，完成三次握手婉商。
未連接隊(duì)列
在三次握手協(xié)議中，服務(wù)器維護(hù)一個(gè)未連接隊(duì)列盯捌，該隊(duì)列為每個(gè)客戶端的SYN包(syn=j)開(kāi)設(shè)一個(gè)條目蘑秽，該條目表明服務(wù)器已收到SYN包肠牲，并向客戶發(fā)出確認(rèn)，正在等待客戶的確認(rèn)包時(shí)渡嚣，刪除該條目肥印，服務(wù)器進(jìn)入ESTAB_LISHED狀態(tài)
7 斷開(kāi)連接TCP/IP
step1：第一次揮手
首先深碱，客戶端發(fā)送一個(gè)FIN，用來(lái)關(guān)閉客戶端到服務(wù)器的數(shù)據(jù)傳送种蘸，然后等待服務(wù)器的確認(rèn)竞膳。其中終止標(biāo)志位FIN=1坦辟，序列號(hào)seq=u章办。
step2：第二次揮手
服務(wù)器收到這個(gè)FIN，它發(fā)送一個(gè)ACK挪蹭，確認(rèn)ack為收到的序號(hào)加一休偶。
step3：第三次揮手
關(guān)閉服務(wù)器到客戶端的連接，發(fā)送一個(gè)FIN給客戶端词顾。
step4：第四次揮手
客戶端收到FIN后肉盹，并發(fā)回一個(gè)ACK報(bào)文確認(rèn)，并將確認(rèn)序號(hào)seq設(shè)置為收到序號(hào)加一骤肛。首先進(jìn)行關(guān)閉的一方將執(zhí)行主動(dòng)關(guān)閉窍蓝，而另一方執(zhí)行被動(dòng)關(guān)閉。
客戶端發(fā)送FIN后秕豫，進(jìn)入終止等待狀態(tài)混移，服務(wù)器收到客戶端連接釋放報(bào)文段后侮穿，就立即給客戶端發(fā)送確認(rèn)，服務(wù)器就進(jìn)入CLOSE_WAIT狀態(tài)回铛，此時(shí)TCP服務(wù)器進(jìn)程就通知高層應(yīng)用進(jìn)程克锣，因而從客戶端到服務(wù)器的連接就釋放了袭祟。此時(shí)是“半關(guān)閉狀態(tài)”，即客戶端不可以發(fā)送給服務(wù)器您没，服務(wù)器可以發(fā)送給客戶端胆绊。
此時(shí)，如果服務(wù)器沒(méi)有數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送給客戶端仆抵，其應(yīng)用程序就通知TCP釋放連接肢础，然后發(fā)送給客戶端連接釋放數(shù)據(jù)報(bào)，并等待確認(rèn)剩盒】埽客戶端發(fā)送確認(rèn)后，進(jìn)入TIME_WAIT狀態(tài)跟匆，但是此時(shí)TCP連接還沒(méi)有釋放玛臂，然后經(jīng)過(guò)等待計(jì)時(shí)器設(shè)置的2MSL后封孙，才進(jìn)入到CLOSED狀態(tài)。
2.為什么需要2MSL時(shí)間泡徙？
首先堪藐，MSL即Maximum Segment Lifetime挑围，就是最大報(bào)文生存時(shí)間，是任何報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)上的存在的最長(zhǎng)時(shí)間模捂，超過(guò)這個(gè)時(shí)間報(bào)文將被丟棄∪ⅲ《TCP/IP詳解》中是這樣描述的：MSL是任何報(bào)文段被丟棄前在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的最長(zhǎng)時(shí)間寓搬。RFC 793中規(guī)定MSL為2分鐘，實(shí)際應(yīng)用中常用的是30秒镣典、1分鐘、2分鐘等澎剥。
TCP的TIME_WAIT需要等待2MSL哑姚，當(dāng)TCP的一端發(fā)起主動(dòng)關(guān)閉芜茵，三次揮手完成后發(fā)送第四次揮手的ACK包后就進(jìn)入這個(gè)狀態(tài)，等待2MSL時(shí)間主要目的是：防止最后一個(gè)ACK包對(duì)方?jīng)]有收到绞佩，那么對(duì)方在超時(shí)后將重發(fā)第三次握手的FIN包品山，主動(dòng)關(guān)閉端接到重發(fā)的FIN包后可以再發(fā)一個(gè)ACK應(yīng)答包躬贡。在TIME_WAIT狀態(tài)時(shí)兩端的端口不能使用拂玻，要等到2MSL時(shí)間結(jié)束才可以繼續(xù)使用。當(dāng)連接處于2MSL等待階段時(shí)任何遲到的報(bào)文段都將被丟棄魄懂。
3.為什么是四次揮手闯第，而不是三次或是五次咳短、六次？
雙方關(guān)閉連接要經(jīng)過(guò)雙方都同意篡腌。所以勾效，首先是客服端給服務(wù)器發(fā)送FIN，要求關(guān)閉連接杨伙，服務(wù)器收到后會(huì)發(fā)送一個(gè)ACK進(jìn)行確認(rèn)限匣。服務(wù)器然后再發(fā)送一個(gè)FIN，客戶端發(fā)送ACK確認(rèn)睛约，并進(jìn)入TIME_WAIT狀態(tài)哲身。等待2MSL后自動(dòng)關(guān)閉勘天。
總結(jié)：
（1）為了保證客戶端發(fā)送的最后一個(gè)ACK報(bào)文段能夠到達(dá)服務(wù)器。即最后一個(gè)確認(rèn)報(bào)文可能丟失商膊，服務(wù)器會(huì)超時(shí)重傳晕拆，然后服務(wù)器發(fā)送FIN請(qǐng)求關(guān)閉連接材蹬，客戶端發(fā)送ACK確認(rèn)实幕。一個(gè)來(lái)回是兩個(gè)報(bào)文生命周期。
如果沒(méi)有等待時(shí)間堤器，發(fā)送完確認(rèn)報(bào)文段就立即釋放連接的話昆庇，服務(wù)器就無(wú)法重傳，因此也就收不到確認(rèn)闸溃，就無(wú)法按步驟進(jìn)入CLOSED狀態(tài)整吆，即必須收到確認(rèn)才能close。
（2）防止已經(jīng)失效的連接請(qǐng)求報(bào)文出現(xiàn)在連接中辉川。經(jīng)過(guò)2MSL表蝙，在這個(gè)連續(xù)持續(xù)的時(shí)間內(nèi)，產(chǎn)生的所有報(bào)文段就可以都從網(wǎng)絡(luò)消失乓旗。
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