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TCP的三次握手和四次挥手

network/tcp/handshake3_bandge4.jpg

UDP(用户数据报协议)和TCP(传输控制协议)都是传输层的协议,但是前者无连接,不安全,而后者提供面向链接的服务,倡导网络安全的环境下,还是推荐使用TCP。然而,TCP里面的知识点够啃一丢丢的时间了,这里只是解析TCP的三次握手和四次挥手啦😊

TCP报文段的首部格式

TCP报文段首部的前20个字节是固定的,后面的有4n字节是根据需要而增加的选项(n是整数)。因此TCP首部的最小长度是20字节。见下图:

network/tcp/tcp_header_desc.png

相关字段的意义:

源端口和目的端口

分别写入源端口号和目的端口号。

序号

TCP是面向字节流的。在一个TCP连接中传送的字节流中的每一个字节都按顺序编号。整个要传送的字节流的起始序号必须再链接建立时设置。首部中的序号字段值则指的是本报文段所发送的数据的第一个字节序号。比如,一段报文的序号字段值是301,而携带的数据共有100字节。这就表明:本报文段的数据的第一个字节的序号是301,而最后一个字节的序号是400。显然,下一个报文段(如果还有的话)的数据序号应当从401开始,即下一个报文的序号字段值为401.这个字段的名称也叫做报文段序号

确认号

期望收到对方下一个报文段的第一个数据字节的序号。

例如,B正确收到了A发送过来的一个报文段,其序号字段值是501,而数据长度是200字节(501~700),这表明B正确收到了A发送的到序号700为止的数据。因此,B期望收到A的下一个数据序号是701,于是B再发送给A的确认报文段中把确认号置为701。注意⚠️:现在的确认号不是501,也不是700,而是701。

总之:

若确认号 = N ,则表明:到序号 N - 1 为止的所有数据都已经正确收到。

数据偏移

指出TCP报文段的数据起始处距离TCP报文段的起始处有多远。这个字段实际上是指出TCP报文段的首部长度。由于首部中还有长度不确定的选项字段,因此数据偏移字段是必要的。但是应该注意,数据偏移的单位是32位字(即以4字节长的字位计算单位)。由于4位二进制数能够表示的最大十进制数字是15,因此数据偏移的最大值是60字节,这也是TCP首部的最大长度(即选项长度不能超过40字节)。

保留

占六位,保留为今后使用,但目前应该置为0。

紧急 URG(URGent)

URG = 1时,表明紧急指针字段有效。它告诉系统次报文段中有紧急数据,应尽快传送(相当于高优先级的数据),而不要按原来的排队顺序来传送。

例如:已经发送了很长的一个程序要在远地的主机上运行。但是后来发现了一些问题,需要取消该程序的运行。因此用户从键盘发出中断命令(control + c)。如果在所有的数据被处理完毕后这两个字符才被交付接收方的应用程序。这样做就浪费了许多时间。

当URG置1时,发送应用进程就告诉发送方的TCP有紧急数据要传送。于是发送方TCP就把紧急数据插入到本报文段数据的最前面,而在紧急数据后面的数据仍然是普通数据。这时要与首部中紧急指针(Urgent Pointer)字段配合使用。

确认 ACK(ACKnowlegment)

仅当ACK = 1时确认号字段才有效。当ACK = 0时,确认号无效。TCP 规定,在连接建立后所有传送报文段都必须把ACK置1。

推送PSH(PuSH)

当两个应用进程进行交互式的通信时,有时在一端的应用进程希望在键入一个命令行后立即就能够收到对方的响应。在这种情况下,TCP就可以使用推送(push)操作。这时,发送方TCP把PSH置1,并立即创建一个报文段发送出去。接收方TCP收到PSH=1的报文,就尽快地(即“推送”向前)交付接受应用进程,而不再等到整个缓存都填满了后再向上交付

复位 RST(ReSeT)

RST = 1时,表明TCP连接中出现严重差错(如有雨主机奔溃或其他原因),必须释放连接,然后再重新建立运输连接。RST置1还用来拒绝一个非法的报文段或拒绝打开一个连接。RST也可称为重建位或重置位。

同步SYN(SYNchronization)

在连接建立时用来同步序号。当SYN = 1而ACK = 0时,表明这是一个连接请求报文。对方若同意建立连接,则应在响应的报文中使SYN = 1和ACK = 1。因此,SYN置为1就表示这是一个连接请求或连接接收报文。

终止 FIN(FINis)

用来释放一个连接。当FIN = 1时,表明此报文段的发送方的数据已发送完毕,并要求释放运输链接。

窗口

窗口指的是发送本报文段的一方的接收窗口(而不是自己的发送窗口)。窗口值告诉对方:从本报文段首部中的确认号算起,接收方目前允许对方发送的数据量。之所以要有这个限制,是因为接收方的数据缓存空间有限的。总之,窗口值作为接收方让发送方设置其发送窗口的依据

例如,设确认号是701,窗口字段是1000。这就表明,从701号算起,发送此报文段的一方还有接收1000个字节数据(字节号是701-1700)的接收缓存空间。

总而言之:窗口字段明确指出了现在允许对方发送的数据量。窗口值是经常在动态变化着。

检验和

检验和字段检验的范围包括首部和数据这两部分。

紧急指针

紧急指针只有在URG=1时才有意义,它指出本报文段中的紧急数据的字节数(紧急数据结束后就是普通数据)。

选项

长度可变,最长可达40字节。当没有使用选项时,TCP的首部长度是20字节。

TCP的链接建立(三次握手)

B的TCP服务器进程先创建传输控制块TCP,准备接收客户A进程的链接请求。然后服务器进程就处于LISTEN(接收)状态,等待客户的连接请求。如有,即作出响应。

精力有限,未能一次更新完,亲见谅…

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