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這樣講TCP的戀愛和分手大家都懂了

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ID:184786 發(fā)表于 2017-7-24 20:04 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
今天的分享,是關于前兩天讀到的心得,TCP建立連接時三次握手,斷開時為何4次握手的自我理解:

戀愛時

連接時客戶端說:SYN(約嗎?)
服務器說:SYN➕ACK(約啊,一起)
接著客戶端說:ACK(好的)

熱戀時

傳輸了n個字節(jié)的數(shù)據(jù)之后,開始分手流程

分手時

客戶端說:FIN(分手了啦。
接著服務器說:ACK(分就分啦。
服務器接著又說:FIN(記住是我先分的)
客戶端說:ACK(OK。

現(xiàn)在來說明為何分手要4次

因為連接時,調(diào)用socket的connect函數(shù)發(fā)送SYN包,而服務器端只是accept一下,就一次發(fā)送了SYN和ACK標志位,而到了斷開連接時大家都要調(diào)用各自的close函數(shù)結(jié)束這段socket(騷)戀情,所以兩次close分別觸發(fā)了兩次FIN包,導致沒有和ACK合并為一個包,所以握手3次,分手要4次。

下面來正經(jīng)的,TCP/IP協(xié)議三次握手與四次握手流程解析
TCP報文格式
TCP/IP協(xié)議的詳細信息參看《TCP/IP協(xié)議詳解》三卷本。下面是TCP報文格式圖:

上圖中有幾個字段需要重點介紹下:
  (1)序號:Seq序號,占32位,用來標識從TCP源端向目的端發(fā)送的字節(jié)流,發(fā)起方發(fā)送數(shù)據(jù)時對此進行標記。
  (2)確認序號:Ack序號,占32位,只有ACK標志位為1時,確認序號字段才有效,Ack=Seq+1。
  (3)標志位:共6個,即URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN等,具體含義如下:
  (A)URG:緊急指針(urgent pointer)有效。
  (B)ACK:確認序號有效。
  (C)PSH:接收方應該盡快將這個報文交給應用層。
  (D)RST:重置連接。
  (E)SYN:發(fā)起一個新連接。
  (F)FIN:釋放一個連接。

需要注意的是:
  (A)不要將確認序號Ack與標志位中的ACK搞混了。
  (B)確認方Ack=發(fā)起方Req+1,兩端配對。
三次握手
所謂三次握手(Three-Way Handshake)即建立TCP連接,就是指建立一個TCP連接時,需要客戶端和服務端總共發(fā)送3個包以確認連接的建立。在socket編程中,這一過程由客戶端執(zhí)行connect來觸發(fā),整個流程如下圖所示:


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  (1)第一次握手:Client將標志位SYN置為1,隨機產(chǎn)生一個值seq=J,并將該數(shù)據(jù)包發(fā)送給Server,Client進入SYN_SENT狀態(tài),等待Server確認。
  (2)第二次握手:Server收到數(shù)據(jù)包后由標志位SYN=1知道Client請求建立連接,Server將標志位SYN和ACK都置為1,ack=J+1,隨機產(chǎn)生一個值seq=K,并將該數(shù)據(jù)包發(fā)送給Client以確認連接請求,Server進入SYN_RCVD狀態(tài)。
  (3)第三次握手:Client收到確認后,檢查ack是否為J+1,ACK是否為1,如果正確則將標志位ACK置為1,ack=K+1,并將該數(shù)據(jù)包發(fā)送給Server,Server檢查ack是否為K+1,ACK是否為1,如果正確則連接建立成功,Client和Server進入ESTABLISHED狀態(tài),完成三次握手,隨后Client與Server之間可以開始傳輸數(shù)據(jù)了。
四次揮手
三次握手耳熟能詳,四次揮手估計就
195313sppk8vi6158owlvz.png ,所謂四次揮手(Four-Way Wavehand)即終止TCP連接,就是指斷開一個TCP連接時,需要客戶端和服務端總共發(fā)送4個包以確認連接的斷開。在socket編程中,這一過程由客戶端或服務端任一方執(zhí)行close來觸發(fā),整個流程如下圖所示:

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由于TCP連接時全雙工的,因此,每個方向都必須要單獨進行關閉,這一原則是當一方完成數(shù)據(jù)發(fā)送任務后,發(fā)送一個FIN來終止這一方向的連接,收到一個FIN只是意味著這一方向上沒有數(shù)據(jù)流動了,即不會再收到數(shù)據(jù)了,但是在這個TCP連接上仍然能夠發(fā)送數(shù)據(jù),直到這一方向也發(fā)送了FIN。首先進行關閉的一方將執(zhí)行主動關閉,而另一方則執(zhí)行被動關閉,上圖描述的即是如此。

(1)第一次揮手:Client發(fā)送一個FIN,用來關閉Client到Server的數(shù)據(jù)傳送,Client進入FIN_WAIT_1狀態(tài)。
  (2)第二次揮手:Server收到FIN后,發(fā)送一個ACK給Client,確認序號為收到序號+1(與SYN相同,一個FIN占用一個序號),Server進入CLOSE_WAIT狀態(tài)。
(3)第三次揮手:Server發(fā)送一個FIN,用來關閉Server到Client的數(shù)據(jù)傳送,Server進入LAST_ACK狀態(tài)。
  (4)第四次揮手:Client收到FIN后,Client進入TIME_WAIT狀態(tài),接著發(fā)送一個ACK給Server,確認序號為收到序號+1,Server進入CLOSED狀態(tài),完成四次揮手。

上面是一方主動關閉,另一方被動關閉的情況,實際中還會出現(xiàn)同時發(fā)起主動關閉的情況,具體流程如下圖:

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流程和狀態(tài)在上圖中已經(jīng)很明了了,在此不再贅述,可以參考前面的四次揮手解析步驟。
思考?

關于三次握手與四次揮手通常都會有典型的面試題,在此提出供有需求的XDJM們參考:
  (1)三次握手是什么或者流程?四次握手呢?答案前面分析就是。
  (2)為什么建立連接是三次握手,而關閉連接卻是四次揮手呢?
這是因為服務端在LISTEN狀態(tài)下,收到建立連接請求的SYN報文后,把ACK和SYN放在一個報文里發(fā)送給客戶端。

而關閉連接時,當收到對方的FIN報文時,僅僅表示對方不再發(fā)送數(shù)據(jù)了但是還能接收數(shù)據(jù),己方也未必全部數(shù)據(jù)都發(fā)送給對方了,所以己方可以立即close,也可以發(fā)送一些數(shù)據(jù)給對方后,再發(fā)送FIN報文給對方來表示同意現(xiàn)在關閉連接,因此,己方ACK和FIN一般都會分開發(fā)送。

WebSocket協(xié)議是基于TCP的一種新的網(wǎng)絡協(xié)議。它實現(xiàn)了瀏覽器與服務器全雙工(full-duplex)通信——允許服務器主動發(fā)送信息給客戶端。WebSocket通信協(xié)議于2011年被IETF定為標準RFC 6455,并被RFC7936所補充規(guī)范。機智云提供websocket api,瀏覽器(Javascript)可以通過Web Socket API與機智云云端直接通訊。瀏覽器(Javascript)通過 Web Socket API,可以控制設備和實時接收設備上報的數(shù)據(jù),幫助開發(fā)者搭建web應用和測試工具,參考案例
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