TCP协议三次握手，四次挥手（WireShark）

向右看齐 2021-06-10 20:39 663阅读 0赞

#### TCP协议 ####

说起TCP三次握手，四次挥手，是面试的常客。TCP（Transmission Control Protocol），传输控制协议，是ISO模型中传输层的协议，有着控制IP层数据包传输的可靠性，记录两端传输端口号等作用。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNzk2ODYxMw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

#### WireShark工具 ####

WireShark是一个抓包工具，可以对网卡上的网络请求进行抓取分析。可以看到每层协议的数据报文，如图。![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNzk2ODYxMw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]

#### 三次握手 ####

言归正传，为了建立可靠的连接，TCP采用三次握手的方法。

客户端服务器请求连接，SYN我收到了，我也要连接你，SYN，ACK好的，ACK客户端服务器

如图：  
![在这里插入图片描述][20201016095231178.png_pic_center]

##### 第一条报文（发完之后，请求发进入SYN\_SEND状态，等待服务器确认）： #####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNzk2ODYxMw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]  
红框从上往下看：

*  1、网络层IP协议的报文，我们可以看到Internet Protocol Version 4, Src: 127.0.0.1, Dst: 127.0.0.1，发起和目的地都是127.0.0.1，因为我是本地模拟的
 *  2、在传输层TCP协议中，可以看到![在这里插入图片描述][20201016131630804.png_pic_center]  
    指定了客户端与响应方的端口号，这里的62884是我浏览器的端口号，80是服务器nginx的端口号。
 *  3、Sequence number: 0 ，报文的序列号，每个报文会分配一个seq。
 *  4、Next sequence number: 1 ，我下一个将要发送的序列号是1，你注意按序查收。
 *  5、Acknowledgment number: 0，你确认的报文序列号请以seq=0发给我，这样我知道是你发的
 *  6、 … … …1. = Syn: Set，在标记位的Syn为1，其余为0，表明只是一条请求建立连接的报文
 *  7、Window size value: 8192，滑动窗口大小，在不同的网络环境下会自动调节。

##### 第二条报文（ACK为第一条报文的seq+1，发完服务器进入SYN\_RECV状态，等待客户端确认）： #####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNzk2ODYxMw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]

这是第二次握手的报文，

*  1、下一个报文序列号为1
 *  2、序列号1以前的报文我都确认了，你可以往下发
 *  3、这条报文的flags标志位就是ack+syn

从第二条我们知道，下一次seq=1

##### 第三条报文（客户端向服务器确认已收到，并进入ESTABLISHED状态，服务器收到确认，也进入ESTABLISHED状态，连接建立）： #####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNzk2ODYxMw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]

*  1、序列号为1，（0号报文已经被确认了，所以要下一个序列号）
 *  2、我发你的下一条报文也是1.（序列号的生成暂时还不是很清楚，不过每次前一条报文告诉对方我下一次要发的报文seq，就能按顺序接收。这里因为是在建立连接，可以复用这个序列号）
 *  3、flags表明这是一条确认报文。

#### 四次挥手 ####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNzk2ODYxMw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]  
我们在应用中比较常用的网络协议就是HTTP协议了，在连接在一段时间内没有数据传输时，服务器就会请求断开。（否则过多的连接却不断开服务器肯定会受不了）  
但HTTP一般是基于TCP协议的，TCP是传输控制协议，需要确保传输的可靠的，数据是不丢失的，这就引出了四次挥手。  
下面的客户端和服务器可以互换，任意一方都可以发起断开。

服务器客户端请求断开连接，你能断开了吗，（FIN，ACK）我收到了，我好了我和你说，ACK我可以断开了，你现在可以吗，（FIN，ACK）可以断开了（ACK）服务器客户端

##### 第一次挥手（服务端发起FIN+ACK报文，发完进入FIN\_WAIT\_1状态） #####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNzk2ODYxMw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 6]

##### 第二次挥手（客户端确认，返回ACK报文，ACK=前一条Seq+1。发完客户端也进入等待状态FIN\_WAIT\_2） #####

##### 第三次挥手（客户端发送FIN+ACK告诉服务器我可以断开了，进入等待关闭状态CLOSE\_WAIT） #####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNzk2ODYxMw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 8]

##### 第四次挥手（服务器收到FIN+ACK,便发送确认报文，进入定时等待TIME\_WAIT，客户端收到后，就closed。服务器会TIME\_WAIT状态等待2MSL时间，如果没收到回复，就直接关闭） #####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNzk2ODYxMw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 9]

#### 拓展 ####

###### 什么是MSL ######

MSL是Maximum Segment Lifetime英文的缩写，中文可以译为“报文最大生存时间”，他是任何报文在网络上存在的最长时间，超过这个时间报文将被丢弃。因为tcp报文（segment）是ip数据报（datagram）的数据部分，具体称谓请参见《数据在网络各层中的称呼》一文，而ip头中有一个TTL域，TTL是time to live的缩写，中文可以译为“生存时间”，这个生存时间是由源主机设置初始值但不是存的具体时间，而是存储了一个ip数据报可以经过的最大路由数，每经过一个处理他的路由器此值就减1，当此值为0则数据报将被丢弃，同时发送ICMP报文通知源主机。RFC 793中规定MSL为2分钟，实际应用中常用的是30秒，1分钟和2分钟等。

2MSL即两倍的MSL，TCP的TIME\_WAIT状态也称为2MSL等待状态，当TCP的一端发起主动关闭，在发出最后一个ACK包后，即第3次握手完成后发送了第四次握手的ACK包后就进入了TIME\_WAIT状态，必须在此状态上停留两倍的MSL时间，等待2MSL时间主要目的是怕最后一个ACK包对方没收到，那么对方在超时后将重发第三次握手的FIN包，主动关闭端接到重发的FIN包后可以再发一个ACK应答包。在TIME\_WAIT状态时两端的端口不能使用，要等到2MSL时间结束才可继续使用。当连接处于2MSL等待阶段时任何迟到的报文段都将被丢弃。不过在实际应用中可以通过设置SO\_REUSEADDR选项达到不必等待2MSL时间结束再使用此端口。

#### 总结： ####

学习TCP协议三次握手，四次挥手是认识TCP可靠传输的重要的一部分，还有拥塞控制，滑动窗口的概念之后也会讲。

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