TCP協議的三向交握和四次揮手機制

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核心知識點：

1.三向交握:seq和ack number

2.四次揮手：FIN和隨機數

 

一、TCP/IP協議

TCP/IP協議（Transmission control protool/Internet protool）叫做傳輸控制/網際協議，又叫做網路通訊協議。

這個協議是Internet國際互連網絡的基礎，TCP/IP協議是網路中使用的基本的通行協議。

雖然從名字上看TCP/IP協議（傳輸控制通訊協定/網際協議），但是TCP/IP實際上是一組協議，

包括上百個各種功能的協議，如：遠程登入、檔案傳輸和電子郵件等，

而TCP協議和IP協議是保證資料完整性傳輸的兩個基本的重要協議。

通常說TCP/IP是協議簇，而不單單是TCP和IP，TCP協議使用範圍極廣，是目前異種網路通訊使用的唯一協議體系，

適用於串連各種機型，既可用於區域網路，也可用於廣域網路。

 

TCP/IP是很多不同的協議組成，TCP使用者資料報表協議，也稱做TCP傳輸控制通訊協定（Transport Control Protool可靠的主機到主機層協議），

傳輸控制通訊協定是OSI網路的第四層的叫法，TCP傳輸控制通訊協定是TCP/IP傳輸的6個基本協議的一種，

兩個TCP意思不相同，TCP是一種可靠的連線導向的傳輸服務，它在傳輸資料時是分段進行的，主機交換資料必須建立一個對話。

它用位元流通訊，即資料被作為無結構的位元組流，通過TCP傳輸的欄位指定順序號，以獲得可靠性，

是OSI參考模型的第四層，TCP是使用IP的網間互連網功能而提供可靠的資料轉送，

IP不停的把報文放到網路上，而TCP是負責確定報文到達，

在協同IP的操作中TCP負責：握手過程、報文管理、流量控制、錯誤偵測和處理（控制），

可以根據一定的編號順序對非正常順序的報文給予重新排列順序。

傳輸協議就只有兩種，一種是可靠傳輸協議（TCP），一種是不可靠傳輸協議（UDP）。

關於TCP協議可以查看：

http://www.cnblogs.com/yangmingxianshen/p/7900531.html

http://www.cnblogs.com/yangmingxianshen/p/7787281.html

 

二、三向交握和四次揮手

1.三向交握：建立串連

TCP是對主機層的傳輸控制通訊協定，提供可靠的串連服務，採用三向交握確認建立一個串連，位碼即tcp的標誌位。

 

部分名詞解釋：

• SYN：建立聯機，標識狀態
• ACK：確認，標識狀態
• PSH：傳送
• FIN：結束
• RST：重設
• URG：緊急
• Sequence number：順序號碼
• Acknowledge number：確認號碼

第一次握手：主機A發送位碼為SYN=1，隨機產生seq number=1（假設）的資料包到伺服器上，主機B由SYN=123456知道，主機A要求建立串連。

第二次握手：主機B收到請求後要確認聯機資訊，向A發送ack number=（主機A的seq+1），syn=1，ack=1，隨機產生seq number=654321的包。

第三向交握：主機A收到後檢查ack number是否正確，即第一次發送的seq number+1，以及位碼ck是否為1，若正確，主機A會再發送ack number=（主機B的seq+1），

　　ACK=1，主機B收到後，確認seq值與ACK=1，如果正確則串連成功，就可以開始傳送資料了。

三向交握的關鍵的在於seq和ack number上面，前兩次握手都會隨機產生一個seq隨機數，這個隨機數將決定下次確認的ack number=（seq+1），

而SYN和ACK可以看作是一種狀態，A到B需要發送請求，B到A也要發送請求，所以前兩次握手是有SYN的，

而第一次握手是發起狀態，所以之後後面兩次有確認資訊ACK，以及ack number。

 

2.四次揮手：中斷連線

上面已經闡述了TCP請求如何通過三向交握建立串連的過程，現在闡述TCP請求如何通過4次回收來中斷連線的，如何保證資料的完整性和安全性的。

由於TCP串連是全雙工系統，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發送一個FIN來終結這方面的串連。

收到一個FIN意味著這一方向沒有資料流動，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。

現假設A到B資料轉送完畢：

第一次揮手：A發送給B一個FIN，標誌資料已經傳輸完畢，用來關閉A到B的資料轉送，同時還發送一個隨機數M，類似於seq。

第二次揮手：B收到資訊後會返回一個ack=M+1給A，表示已經收到。

第三次揮手：當B的資料轉送也結束的時候，B也會給A發送一個FIN，通知A已經傳輸完畢，同時還發送一個隨機數N。

第四次揮手：A收到資訊後，返回一個確認資訊，ack=N+1給B，通知B自己已經收到了。至此雙方都中斷連線，標誌著整個TCP會話結束。

四次揮手其實是兩次單方面的中斷連線，為啥需要這樣，這樣可以保證資料的完整性。

 

為什是三向交握，四次揮手？

首先要說明的是中斷連線並不是連續的，為了保證資料的完整性必須是：請求+確認的模式，所以中斷連線就是4次，

而建立串連的過程是連續的，兩次請求+一次確認所以就是三次。

TCP協議的三向交握和四次揮手機制