Nevermore阳 的学习笔记

TCP 三次握手与四次挥手

2022年8月1日大约 3 分钟

TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议 ）是一种基于连接的、可靠的传输层协议。TCP 协议建立连接的本质是交换双方的状态（比如序号）
UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）是一种基于非连接的、不可靠的传输层协议

TCP 与 UDP 的区别：

  • TCP 基于连接（类比打电话），稳定。常用于文件传输、网页浏览等
  • UDP 基于非连接（类比写信），速度快，但不稳定会丢包。常用于语音通话、视频直播。

提示

DDOS(distributed denial of service)：分布式拒绝服务。比如 SYN 攻击：通过向服务端不停发送 SYN 请求，但不响应SYN+ACK 报文，从而消耗服务端的资源。

TCP 报文

TCP被封装在IP数据报中

序号（seq）：在初次建立连接的时候，客户端和服务端都会为本次的连接随机初始化一个序号（解决网络包乱序的问题）

确认号（ack）：表示「接收端」告诉「发送端」对上一个数据包已经成功接收（解决网络包丢失的问题）

标志位：SYN/FIN/ACK。SYN 用来同步建立连接，FIN 断开连接，ACK 应答

三次握手

握手过程：

  1. 客户端向服务端发送 SYN，seq = x （x 是客户端随机生成的初始序号 ISN）
  2. 服务端接收到客户端的 SYN 后，向客户端发送 SYN、ACK，seq = y，ack = x + 1。 （y 是服务端随机生成的初始序号 ISN，确认号 ack = 对方的序号 + 1）
  3. 客户端接收到服务端的 SYN、ACK 后，向服务端发送 ACK，ack = y + 1。完成握手。

简单理解：

  • A：我要跟你通信，你听得到吗？
  • B：可以听到，你听得到吗？
  • A：我可以听到

为什么需要至少三次握手

为了防止失效的连接请求报文段被服务端接收，从而产生错误。为了在不可靠的信道上建立起可靠连接，必须至少握手三次。

假设两次握手后，建立连接：

  1. 客户端发送的 SYN 可能在某个网络节点滞留，长时间未收到服务端的 ACK。
  2. 客户端会再次重发 SYN，服务端成功接收到后，返回 SYN + ACK，此时成功建立连接，双方进入数据传输状态。
  3. 但是如果第一次发送的 SYN 因为网络恢复正常，又送达到服务端。服务端会误认为是客户端又发起了一个新的连接，返回 SYN + ACK，服务端进入等待数据状态。
  4. 最终导致双方状态不一致。

四次挥手

挥手过程：

  1. 客户端发送 FIN，表示释放连接
  2. 服务端收到客户端的 FIN 后，回复 ACK
  3. 服务端可能还有数据要发送给客户端，等服务端确认自己已经没有数据需要发送给客户端之后，就发送 FIN 给客户端
  4. 客户端收到服务端的 FIN 之后，回应 ACK

简单理解：

  • A：我要跟你断开通信
  • B：知道了，等一下，我还有东西要发给你
  • B：好了，我发完了
  • A：好的，我知道了

为什么需要四次挥手

服务端接收到客户端的 FIN，并回复 ACK 之后，可能还有数据要发送，确认没有数据要发送后再发送 FIN。

为什么需要超时等待 2MSL

MSL：Maximum Segment Lifetime 最大报文寿命，超过这个时间报文将被丢弃。

原因：

  1. 保证服务端能够收到 ACK（如果收不到，服务端会重发 FIN）
  2. 确保在下次创建新连接时，不会出现先前连接的报文。

参考资料