计算机网络入门(四)——TCP协议的3次握手与4次挥手过程详解

来源

https://blog.csdn.net/weixin_45160969/article/details/99240740?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-3.edu_weight&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-3.edu_weight
http://www.52im.net/thread-258-1-1.html

TCP报文格式

TCP报文由首部(标头)和数据两部分组成。首部一般由20-60字节构成，长度可变。其中前20字节格式固定，后40字节为可选。
TCP报文中数据部分是可选的，即TCP报文可以不包含数据（同理IP包也可以不包含数据）。不含数据的TCP报文通常是一些确认和控制信息类的报文，如TCP建立连接时的三次握手和TCP终止时的四次挥手等。

源端口号：16位的源端口字段包含初始化通信的端口号。
目的端口号：16位的目的端口字段定义传输的目的。这个端口指明接收方计算机上的应用程序接口。
序列号(Seq)：TCP数据包的编号。序列号是一个32位的数。
确认号（ack）：TCP使用32位的确认号字段标识期望收到的下一个段的第一个字节，并声明此前的所有数据已经正确无误地收到，因此，确认号应该是上次已成功收到的数据字节序列号加1。收到确认号的源计算机会知道特定的段已经被收到。确认号的字段只在ACK标志被设置时才有效。
首部长度(数据偏移)：长度为4位，用于表示TCP报文首部的长度。用4位（bit）表示，十进制值就是[0,15]，一个TCP报文前20个字节是必有的，后40个字节根据情况可能有可能没有。如果TCP报文首部是20个字节，则该位应是20/4=5。
保留位：长度为6位，必须是0，它是为将来定义新用途保留的。
标志：长度为6位，在TCP报文中不管是握手还是挥手还是传数据等，这6位标志都很重要。6位从左到右依次为：

URG：紧急标志位，说明紧急指针有效；
ACK：确认标志位，只有当 ACK=1 时确认号字段才有效.当 ACK=0 时,确认号无效
PSH：推标志位，置位时表示接收方应立即请求将报文交给应用层；
RST：复位标志，用于重建一个已经混乱的连接，用来复位产生错误的连接，也会用来拒绝错误和非法的数据包。
SYN：同步标志，该标志仅在三次握手建立TCP连接时有效,发起一个新连接。
FIN：结束标志，表示发送端已经发送到数据末尾，数据传送完成，发送FIN标志位的TCP段，连接将被断开。

窗口大小：长度为16位，TCP流量控制由连接的每一端通过声明的窗口大小来提供。通信的时候，发送方一次性发送10个数据包，即”发送窗口”的大小为10。
检验和：长度为16位，该字段覆盖整个TCP报文端，是个强制性的字段，是由发送端计算和存储，到接收端后，由接收端进行验证。
紧急指针：长度为16位，指向数据中优先部分的最后一个字节，通知接收方紧急数据的长度，该字段在URG标志置位时有效。
选项：长度为0-40B（字节），必须以4B为单位变化，必要时可以填充0。通常包含：最长报文大小（MaximumSegment Size，MSS）、窗口扩大选项、时间戳选项、选择性确认（Selective ACKnowlegement，SACK）等。
数据：可选报文段数据部分。

3次握手过程详解

所谓三次握手（Three-Way Handshake）即建立TCP连接，就是指建立一个TCP连接时，需要客户端和服务端总共发送3个包以确认连接的建立。在socket编程中，这一过程由客户端执行connect来触发，整个流程如下图所示：

（1）第一次握手：
Client将标志位SYN置为1，随机产生一个值数据包编号seq=J，并将该数据包发送给Server，Client进入SYN_SENT状态，等待Server确认。

（2）第二次握手：
Server收到数据包后由标志位SYN=1知道，Client请求建立连接，Server将标志位SYN和标志位ACK都置为1，确认号ack=J+1，随机产生一个值数据包编号seq=K，并将该数据包发送给Client以确认连接请求，Server进入SYN_RCVD状态。（因为建立三个连接的tcp数据包是确认和控制信息类的报文，是不含数据的，所以ack=J+1）

（3）第三次握手：
Client收到确认后，检查标志位ack是否为J+1，确认号ACK是否为1，如果正确则将标志位ACK置为1，确认号ack=K+1，并将该数据包发送给Server，Server检查确认号ack是否为K+1，标志位ACK是否为1，如果正确则连接建立成功，Client和Server进入ESTABLISHED状态，完成三次握手，随后Client与Server之间可以开始传输数据了。

SYN攻击

SYN攻击就是Client在短时间内伪造大量不存在的IP地址，并向Server不断地发送SYN包，Server回复确认包，并等待Client的确认，由于源地址是不存在的，因此，Server需要不断重发直至超时，这些伪造的SYN包将占用未连接队列，导致正常的SYN请求因为队列满而被丢弃，从而引起网络堵塞甚至系统瘫痪。SYN攻击时一种典型的DDOS攻击，检测SYN攻击的方式非常简单，即当Server上有大量半连接状态且源IP地址是随机的，则可以断定遭到SYN攻击了，使用如下命令可以让之现行：

#netstat -nap | grep SYN_RECV

解决方法：https://blog.csdn.net/maque0312/article/details/6759085?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-2.edu_weight&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-2.edu_weight

4次挥手过程详解

所谓四次挥手（Four-Way Wavehand）即终止TCP连接，就是指断开一个TCP连接时，需要客户端和服务端总共发送4个包以确认连接的断开。在socket编程中，这一过程由客户端或服务端任一方执行close来触发，整个流程如下图所示：

全双工（Full Duplex）是通讯传输的一个术语。通信允许数据在两个方向上同时传输，它在能力上相当于两个单工通信方式的结合

由于TCP连接时全双工的，因此，每个方向都必须要单独进行关闭，这一原则是当一方完成数据发送任务后，发送一个FIN来终止这一方向的连接，收到一个FIN只是意味着这一方向上没有数据流动了，即不会再收到数据了，但是在这个TCP连接上仍然能够发送数据，直到另一个方向也发送了FIN。首先进行关闭的一方将执行主动关闭，而另一方则执行被动关闭，上图描述的即是如此。‘

第一次挥手：
Client发送一个FIN和确认号ack=M，用来关闭Client到Server的数据传送，Client进入FIN_WAIT_1状态。

第二次挥手：
Server收到FIN后，发送一个标志位ACK给Client，确认序号ack为收到序号+1（与SYN相同，一个FIN占用一个序号），Server进入CLOSE_WAIT状态。
第三次挥手：
Server发送一个FIN，用来关闭Server到Client的数据传送，Server进入LAST_ACK状态。
第四次挥手：
Client收到FIN后，Client进入TIME_WAIT状态，接着发送一个ACK给Server，确认序号为收到序号+1，Server进入CLOSED状态，完成四次挥手。

常见面试题

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.为什么建立连接是三次握手，而关闭连接却是四次挥手呢？
这是因为服务端在LISTEN状态下，收到建立连接请求的SYN报文后(第一次握手)，把ACK和SYN放在一个报文里发送给客户端(第二次握手)。而关闭连接时，当收到对方的FIN报文时(第一次挥手)，仅仅表示对方不再发送数据了但是还能接收数据，己方也未必全部数据都发送给对方了，所以己方可以立即close，也可以发送一些数据给对方后，再发送FIN报文给对方来表示同意现在关闭连接，因此，己方ACK和FIN一般都会分开发送。

简单说：
就是三次握手的时候，第二次握手是标志位ACK和标志位SYN放一个数据包里头一次性发给了客户端；
四次挥手的时候，因为第一次挥手时，只是表示客户端不再发送数据给服务端了，但是不表示服务端不发数据给客户端了啊，客户端还是能接受数据，只是不能发数据了而已，所以你可能还需要发送一些数据给对方之后，再发送FIN报文给对方来表示你同意现在可以关闭连接了，所以它这里的ACK报文和FIN报文多数情况下都是分开发送的。

Wireshark抓包分析TCP三次握手

https://www.cnblogs.com/mq0036/p/11187138.html

1.wireshark抓包获取访问指定服务端数据包
Step1：启动wireshark抓包，打开浏览器输入www.huawei.com
Step2：输入过滤条件获取待分析数据包列表 http

右键点击选中追踪流 > tcp流，如下：

会看到下图所示：

可以发现，wireshark截获到了三次握手的三个数据包。第四个包才是HTTP的，这说明HTTP的确是使用TCP建立连接的。

第一次握手：

客户端向服务器发送连接请求包。
数据包的关键属性如下：
SYN ：标志位syn=1，表示请求建立连接
Seq = 0 ：初始建立连接值为0，数据包的相对序列号从0开始，表示当前还没有发送数据
ack =0：初始建立连接值为0，已经收到包的数量，表示当前没有接收到数据

第二次握手：

服务器收到客户端发过来报文，由syn=1知道客户端要求建立联机。
向客户端发送一个的TCP报文
数据包的关键属性如下：
[SYN + ACK]: 标志位，同意建立连接，并回送SYN+ACK，并且都是1
Seq = 0 ：初始建立值为0，表示当前还没有发送数据
ack = 1：表示当前端成功接收的数据位数，虽然客户端没有发送任何有效数据，确认号还是被加1，因为包含SYN或FIN标志位。（并不会对有效数据的计数产生影响，因为含有SYN或FIN标志位的包并不携带有效数据）

第三次握手的数据包：
客户端再次发送确认包， SYN标志位为0,ACK标志位为1.并且把服务器发来的序号字段seq+1,放在确定字段中发送给对方.。
客户端收到服务器发来的包后检查确认序号(ack)是否正确，即第一次发送的序号加1(0+1=1)。以及标志位ACK是否为1。若正确，服务器再次发送确认包，ACK标志位为1，SYN标志位为0。确认序号(ack=0+1=1)，发送序号为0+1=1
客户端收到后确认序号值与ACK=1则连接建立成功，可以传送数据了。

通过Wireshark来理解TCP 4次挥手过程

https://www.cnblogs.com/bylijian/p/8565601.html

本文地址：https://blog.csdn.net/weixin_42412601/article/details/107187592

黄山市民网：https://www.huangshanshimin.com/

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