TCP详解——连接建立与断开

一、报文结构介绍

  在开始讲TCP连接过程时,还是先看看TCP报文的格式如图1所示。IP数据报此时由IP头部+TCP头部+TCP数据组成。不带选项的TCP头部是20字节长,而带选项的,TCP头部最长可达60字节。常见的选项包括最大的大小(MSS),时间戳(传输控制时使用)、窗口缩放(流量控制时使用)、选择性ACK(传输控制时使用)。我们来具体看下TCP头部字段如图2所示。

图1 IP数据报中TCP封装

  图2所示的即是TCP头部的详细结构。源端口与目的端口和源IP及目的IP这四元组唯一标识每个TCP连接。序列号(Sequence Number)字段标识TCP的一端到另一端的数据流的第一个开始字节(例如发送端发送的数据总字节长度为1000字节,假定序列号从1开始,总的序列号是1-1000,TCP会给每个字节赋予一个序列号)。通过序列号来代表发送端到接收端的数据,接收端接收到数据后,即可通过确认号(ACK)来发送给发送端,让发送端知道数据已被接受。这个ACK号是由接收到的数据的序列号加1,代表接收端希望接收的下一个数据的序列号。(注:ACK是不占用序列号的,原因是接收端发送ACK给发送端后,发送端的ISN是等于此时接收到的ACK号)。

图2 TCP头部结构

  头部长度的单位32bit,所以这也定义了TCP的长度最大为4*15=60字节。八个标志位中(CWR、ECE。。。等),这里先每个介绍,后面文章有用到时在另行介绍。我们来主要了解下ACK、SYN、FIN。ACK即确认,连接建立后一般都是启用状态。SYN用于初始化一个连接的同步序列号。当发送方已经结束数据的发送时,即发送FIN报文段给接收端。窗口大小在TCP流量控制中会重点讲解。

二、TCP连接的建立与终止

  如图3所示即为TCP连接建立与终止的过程图。

图3 TCP连接的建立与终止

TCP建立的三次握手:

  1、发送端发送一个SYN报文段(SYN位被置位),SYN中包含TCP目的端口和发送端的初始序列号(图中ISN(c)),同时携带着TCP选项数据。

  2、接收端收到发送端连接请求后,接收端发送自己SYN报文段(包含ISN(s)),同时对发送端的SYN进行确认,如前所述,接收端发送的ACK是ISN(c)+1。此时ACK位与SYN位都被置位。接收端发送SYN+ACK到发送端。

  3、发送端接收到接收端的SYN+ACK数据后,对ISN(s)进行确认,发送ACK为ISN(s)+1的报文段给接收端。

TCP断开的四次握手:

  1、TCP协议规定通过发送一个FIN段(FIN被置位)来发起关闭操作,图3中发送端发送FIN段给接收端,告知它数据已发送完毕,请求断开TCP连接。同时FIN报文段还包含着对最近收到的数据进行ACK。

  2、接收端接收端FIN报文段后,对FIN进行确认,发送ACK=k+1给发送端。

  3、接收端将连接关闭发送给上层应用程序,由应用程序发起连接关闭操作。此时接收端由被动关闭连接壮成主动,并发送FIN报文段给发送端。报文的序列号为L(这里也可看出上一步骤中发送ACK序列号也为L,因为ACK不占用序列号,所以这里的FIN的序列号也为L)。

  4、发送端接收到FIN后,发送回ACK给接收端后,TCP连接终止。如果FIN丢失,发送FIN的那端需要重新发送FIN,知道接收到ACK为止。

三:总结

  如前所述,建立一个TCP连接需要3个报文段,而关闭TCP连接需要4个报文段。

 

 

posted @ 2017-11-05 19:14  gaoren  阅读(9924)  评论(0编辑  收藏