详解TCP的三次握手与四次挥手

一、TCP（Transmission Control Protocol 传输控制协议）

TCP是面向对连接，可靠的进程到进程通信的协议
TCP是提供全双工服务，即数据可在同一时间双向传输

二、TCP报文段（封装在IP数据报中）

1、端口号

1)源端口号：发送方进程对应的端口号，源IP和端口的作用就是标志报文的返回地址。

2)目标端口号：对应的是接收端的进程，接收端收到数据段后，根据这个端口将数据对应给应用程序的接口。

注：TCP报头中的源端口号和目的端口号同IP数据报中的源IP与目的IP唯一确定一条TCP连接。

2、序号：发送端为每个字节进行编号，便于接收端正确重组。

3、确认号：用于确认发送端的信息。

4、控制位

1）URG:紧急指针有效位。
2）ACK:确认序号位，当该位为1时，用于确认发送方的数据。
3）PSH:标志位为1时要求接收放尽快将数据端送达应用层。
4）RST:为1时通过重新建立TCP连接
5）SYN:同步序号位，TCP需要建立连接时将该值设为1
6）FIN:当TCP断开连接时将该位置为1

5、窗口值：用于说明本地可接收数据段的数目，窗口大小是可变的。以此控制发送端发送数据的速率，从而达到流量控制。

6、校验和：用来做差错控制

7、紧急指针：只有当 URG 标志置 1 时紧急指针才有效。

8、选项：位于TCP首部多大40字节的可选信息，最常见的可选字段是最长报文大小。

注：8个字段中较为重要的是端口号、序号、确认序号、以及控制位中ACK、SYN、FIN这三个控制位。

三、TCP三次握手（通过wireshark抓包分析）

PC1为真机，PC2为虚拟机CentOS，PC1与PC2绑定在同一块虚拟网卡VNet8上，PC1IP地址为192.168.90.10，PC2IP地址为192.168.90.40。提前在CentOS上搭建号网站，PC1访问PC2，然后通过抓包工具进行TCP的抓报，如下所示：

1、第一次握手

如上图，通过抓包工具抓包发现，源地址（source）为192.168.90.10，源端口号（source port）为55604，目的地址（destination）为192.168.168.90.40，目的端口号（destination port）为80。初始序列号（sequence number）和确认序列号（acknowledgment number）都为0。第一次握手PC1使用一个随机端口号向PC2的80端口发送建立连接的请求，此过程最典型的表示就是TCP的SYN控制位为1，其他五个控制位全为0。

2、第二次握手

如上图，第二次握手，源地址以及端口号和目的地址和端口与第一次握手相反，初始序列号为0，确认序列号为1，并且控制位中的ACK和SYN都为1。第二次握手实际上分两部分完成：
1)PC2收到PC1的请求，向PC1回复一个确认信息，此过程标志就是TCP的ACK控制位为1，其他五个控制位全为0，并且确认序列号是PC1的初始序列号加1。
2)PC2也向PC1发送一个建立连接的请求，此过程的标志与第一次握手一样，TCP的SYN控制位为1，其他五个控制位全为0。

3、第三次握手

如图，源地址以及端口号和目的地址以及端口号与第一次握手相同，其中初始序列号即为第二次握手的确认序列号1，确认序列号即为第二次握手的初始序列号加1。PC1收到PC2的回复（包含请求和确认），也要向PC2回复一个确认信息，此过程最典型的标志就是TCP的ACK控制位为1，其他五个控制位为0，而且确认序列号是PC2的初始序列号加1。这样完成了三次握手，在PC1和PC2之间建立了TCP连接。

四、TCP连接终止的四次挥手

此时PC1为CentOS，对应的IP地址为192.168.90.40，PC2为真机，应该的IP地址为192.168.90.10，通过抓包来分析他断开连接的过程，如下所示：

1、第一次挥手

PC1（服务器）向PC2客户端发送FIN和ACK位为1的TCP报文段。

2、第二次挥手

PC2客户端向PC1服务器返回ACK位为1的TCP报文段。

3、第三次挥手

PC2客户端向PC1服务器发送FIN和ACK位为1的TCP报文段。

4、第四次挥手

PC1服务器向PC2客户端返回ACK位为1的TCP报文段，完成终止连接。

5、TCP四次挥手的半关闭概念（TCP一方终止发数据但可以接收）

1)PC2客户端FIN报文段，半关闭了这个连接，PC1服务器发送ACK报文段接收半关闭。

2)PC1服务器继续发送数据，而PC2客户端只发送ACK确认，不再发送任何数据。

3)当PC1服务器把所有数据都发送完毕时，就发送FIN报文段，PC2客户端再发送ACK报文段，这样就关闭了TCP连接。

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