TCP 三向交握

TCP 三向交握 TCP 串連是通過三向交握進行初始化的。三向交握的目的是同步串連雙方的序號和確認號並交換 TCP 視窗大小資訊。以下步驟概述了通常情況下用戶端電腦聯絡伺服器電腦的過程： 1. 用戶端向伺服器發送一個SYN置位的TCP報文，其中包含串連的初始序號x和一個視窗大小（表示用戶端上用來儲存從伺服器發送來的傳入段的緩衝區的大小）。 2. 伺服器收到用戶端發送過來的SYN報文後，向用戶端發送一個SYN和ACK都置位的TCP報文，其中包含它選擇的初始序號y、對用戶端的序號的確認x+1和一個視窗大小（表示伺服器上用來儲存從用戶端發送來的傳入段的緩衝區的大小）。 3. .用戶端接收到伺服器端返回的SYN+ACK報文後，向伺服器端返回一個確認號y+1和序號x+1的ACK報文，一個標準的TCP串連完成。 TCP 使用類似的握手過程來結束串連。這可確保兩個主機均能完成傳輸並確保所有的資料均得以接收

TCP Client	Flags	TCP Server
1 Send SYN (seq=x)	----SYN--->	SYN Received
2 SYN/ACK Received	<--SYN/ACK--	Send SYN (seq=y)， ACK (x+1)
3 Send ACK (y+1)	----ACK--->	ACK Received， Connection Established
w: ISN (Initial Sequence Number) of the Client
x: ISN of the Server

 

 

詳解TCP/IP協議的串連建立與釋放

在TCP/IP協議中，TCP協議提供可靠的串連服務，採用三向交握建立一個串連，如圖1所示。

（1）第一次握手：建立串連時，用戶端A發送SYN包（SYN=j）到伺服器B，並進入SYN_SEND狀態，等待伺服器B確認。

（2）第二次握手：伺服器B收到SYN包，必須確認客戶A的SYN（ACK=j+1），同時自己也發送一個SYN包（SYN=k），即SYN+ACK包，此時伺服器B進入SYN_RECV狀態。

（3）第三向交握：用戶端A收到伺服器B的SYN＋ACK包，向伺服器B發送確認包ACK（ACK=k+1），此包發送完畢，用戶端A和伺服器B進入ESTABLISHED狀態，完成三向交握。

完成三向交握，用戶端與伺服器開始傳送資料。

 

圖1 TCP三向交握建立串連

 

由於TCP串連是全雙工系統的，因此每個方向都必須單獨進行關閉。這個原則是當一方完成它的資料發送任務後就能發送一個FIN來終止這個方向的串連。收到一個 FIN只意味著這一方向上沒有資料流動，一個TCP串連在收到一個FIN後仍能發送資料。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）用戶端A發送一個FIN，用來關閉客戶A到伺服器B的資料傳送（報文段4）。

（2）伺服器B收到這個FIN，它發回一個ACK，確認序號為收到的序號加1（報文段5）。和SYN一樣，一個FIN將佔用一個序號。

（3）伺服器B關閉與用戶端A的串連，發送一個FIN給用戶端A（報文段6）。

（4）用戶端A發回ACK報文確認，並將確認序號設定為收到序號加1（報文段7）。

TCP採用四次揮手關閉串連如圖2所示。

 

圖2  TCP四次揮手關閉串連

 

1．為什麼建立連線協定是三向交握，而關閉串連卻是四次握手呢。

這是因為服務端的LISTEN狀態下的SOCKET當收到SYN報文的建連請求後，它可以把ACK和SYN（ACK起應答作用，而SYN起同步作用）放在一個報文裡來發送。但關閉串連時，當收到對方的FIN報文通知時，它僅僅表示對方沒有資料發送給你了；但未必你所有的資料都全部發送給對方了，所以你可以未必會馬上會關閉SOCKET,也即你可能還需要發送一些資料給對方之後，再發送FIN報文給對方來表示你同意現在可以關閉串連了，所以它這裡的ACK報文和FIN報文多數情況下都是分開發送的。

2．為什麼TIME_WAIT狀態還需要等2MSL後才能返回到CLOSED狀態。

這是因為雖然雙方都同意關閉串連了，而且握手的4個報文也都協調和發送完畢，按理可以直接回到CLOSED狀態（就好比從SYN_SEND狀態到ESTABLISH狀態那樣）；但是因為我們必須要假想網路是不可靠的，你無法保證你最後發送的ACK報文會一定被對方收到，因此對方處於LAST_ACK狀態下的SOCKET可能會因為逾時未收到ACK報文，而重發FIN報文，所以這個TIME_WAIT狀態的作用就是用來重發可能丟失的ACK報文。

 

本文摘自：

《TCP串連的狀態轉換圖深度剖析》

http://www.diybl.com/course/6_system/linux/Linuxjs/2007104/76065.html

參考：

《TCP/IP詳解-卷1》第18章《TCP串連的建立與終止》

http://course.ccniit.com/CSTD/Linux/reference/files/018.PDF