关于TCP的说明和启动连接说明

关于TCP的启动连接说明

一、TCP是什么？

二、TCP的头部解析以及说明

三、TCP的启动说明

3.1 TCP的启动流程

3.2 TCP的序列号和确认号

3.3 TCP的状态改变

四、TCP的关闭说明

4.1 TCP的关闭流程

4.2 TCP的序列号和确认号

4.3 TCP状态的改变

五、关于滑动窗口大小和最大发送值的概念区别

 

一、TCP是什么？

TCP是基于连接的，可靠的，基于字节流的传输控制。

二、TCP的头部解析以及说明

源端口（16位）		目的端口（16位）
序列号（32位）
确认号（32位）
TCP长度（4位）	保留位（6位）	SYN/URG/RST/FIN/ACK/CWR	窗口大小（16位）
TCP校验和（16位）		紧急指针（16位）
选项（40位）

二、关于TCP的头部解析：

源端口，目的端口：在网络中有所谓的五元组（源端口号，目的端口号，源IP，目的IP，传输协议）。源端口和目的端口就是五元组中的源端口号和目的端口号。

序列号和确认号：

所谓序列号，就是每个发送包的序号，这个序号是按照时间来确定的，换句话说序列号不是从1开始的，它是根据时间的大小来进行确定的，从2的32次方-1循环递送。

确认号：所谓确认号就是指该包希望下一个接收包发送过来的数据，这个包也是用来检测是否接收到上一个数据，比如说如果当前发送的包是2048，那么我们可以认为1~2048号包已经全部被接收，此时下一个包传过来的序列号也应该是2048。

TCP长度：TCP的长度其实是本TCP头部的大小，TCP头部的大小不是固定的，它最小的包的大小是20，最大的包的大小是60（这是因为有40位的选项），所以TCP的长度是在20到60之间的。

在这之后就是各个指针的位置了。分别是SYN/URG/RST/FIN/ACK以及CWR等六种标志位，这里做一个简单的说明，后续TCP中对每一个标志位有更加详细的说明。

SYN：SYN是用于初始化连接的同步序列号，TCP连接中第一个数据包就是SYN。

URG：用于紧急指针，这一位与后面的紧急指针位相关联。

RST：用于复位功能，RST一共有三种功能，分别是：

1、一个就是在半关闭状态的时候所采用的方法。

2、一个是由于连接错误，需要强制取消的时候所采用的方法。

FIN：用于告知另一方请求终止服务，一般是TCP的最后一个包。

窗口大小：由于TCP采用的滑动窗口制，每一次的窗口大小都需要调整，因此需要该机制来解决。

TCP校验和：比较好理解，就是验证TCP传送的数据包是否正确，这个校验的方法跟UDP什么是一样的。

紧急指针：紧急指针就是告知另一方发送是否为紧急数据的最后一位，至于第一位是什么，由应用层协议设置。

选项：一般设置MSS，MSS如果是本地1460，不是本地536。

三、TCP的启动说明

3.1 TCP整体的启动说明

TCP的整体启动流程基本可以概括成三次握手。简单来说就是首先客户端发送一个SYN数据包请求和服务端连接，如果服务端同意连接，那么会发送一个ACK包并同时发送一个SYN包与客户端连接，之后客户端会发送一个SYN包和ACK包给服务器，确认其没有问题。此时表明TCP连接成功。它的流程图可以按照如下图示。

 

 

 

3.2  TCP的启动状态变迁

首先说一下TCP的启动状态变迁。在一开始的时候，客户端和服务端的状态都是关闭的，此时客户端发送连接请求，客户端的状态变成SYN_SENT，此时客户端发送第一个数据包SYN，此时客户端接收到数据包以后，如果接受了这个客户端的请求，此时客户端变成SYN_RCV状态，同时会向客户端发送一个数据包。当客户端接收到SYN(K)的数据包后，状态从SYN_SENT变成ESTABLISH，同时会向服务端发送一个ACK和SYN包，当服务器收到以后从SYN_RCV变成ESTABLISH。

3.3  TCP启动时的序列号和确认号分析

第一段TCP启动时的序列号和确认号：序列号为一个随机分配数值（随着时间变化而变化），这样做的原因是什么呢？如果说当前有一个连接此时的序列号为J，然后我们立即断开该连接，同时建立一个新连接，传送数据，由于我们之前的数据包还存在在系统中，那么此时系统就不知道到底这个数据是之前传送的还是之后传送的。而确认号此时为0。

第二段TCP启动时的序列号和确认号：那么此时就有一个确认号和序列号。此时序列号是K，而确认号的值是J+1。

第三段TCP启动时候的序列号和确认号：那么此时就有一个确认号和序列号。此时序列号是J+1，确认号的值是K+1。

假如有第四段，那么此时第四个包的确认号和序列号：序列号的值是K+1，确认号的值是J+2。

四 TCP的关闭说明

4.1 TCP的关闭流程分析

TCP的关闭流程是这样的，首先，当TCP关闭时，首先客户端发送一个FIN信号给服务器，服务器在接收到这个信号之后，其状态变成CLOSE_WAIT，此时会发送一个ACK数据给客户端，此时，从客户端到服务器的单向通道关闭。当过一段时间以后，服务器会向客户端发送一个FIN信号，当客户端接收到信号之后，会返回一个ACK数据给服务器，此时服务器关闭，通道关闭。其流程如图所示。

 

 

 

4.2 TCP的关闭状态改变分析

首先，第一步当客户端开始发送FIN信号时，客户端的状态变成FIN_WAIT1,之后将FIN信号发送给服务器时，服务器的状态变成CLOSE_WAIT，另外此时发送一个ACK信号，此时客户端的状态变成FIN_WAIT2。

第二步，服务器的状态变成LAST_ACK,此时发送一个状态给客户端，客户端的状态变成TIME_WAIT,之后客户端发送一个ACK的包给服务器，此时服务器关闭。

这里有一点要说一下，就是关于这个TIME_WAIT的状态，当客户端到达这个状态以后，并不是关闭状态，这是为什么呢？因为如果最后一个ACK发送出去以后，服务端没有接收到数据，而此时客户端关闭，服务端会一直开启，这是不可以的，所以客户端必须要等到服务器完全关闭以后，客户端才能关闭。具体流程是这样的：首先当客户端收到服务器发送的FIN操作时候，会启动一个定时器，这个定时器的长度设置成2MSL，MSL表示这个包到达另一端的时间，之所以是2倍是两次传输，如果服务器没有收到，他会继续发送FIN包，当客户端接收以后他会清空定时器，重新记时。

 

4.3 TCP的关闭序列号分析

TCP的关闭序列号分析：关闭序列号比较简单，首先第一步就是FIN包序列号为K，确认号为上一个包的序列号+1，接着服务器会回一个ACK包（确认号为K+1），另一端服务端向客户端发送FIN包，序列号为M，返回的ACK确认号为M+1。

 

 

五、关于滑动窗口大小和最大发送值的概念区别

关于TCP的几个概念分析：

MTU:就是链路层的最大容量，一般来说是1500。

MSS：MSS是TCP给发送数据的确认值，一般是1500-40=1460个大小。

窗口大小：我们传送窗口时，所决定的不单单是发送链路的大小，也跟对方能否接收的大小有很大的关系，即如果对方目前能够接收4096个字节，但是你目前却传送了5000个字节，对方无法接受，那么这次就是失败的。所以，这里面有如下说法：

我们假设A端目前的初始位置是0，此时b端发送过来的确认号码是4096，那么也就是说目前b端能够接受的最大数据量是4096，那么A端窗口此时的结束位置就是4096，此时我们开始发送，加入我们此时发送过去的值为1024，那么此时b端会有三种可能：

IF b端没有发送ACK

那么此时A端窗口的初始位置和中止位置是没有改变的，在一段时间以后TCP会重新传输数据。

ELSE IF b端发送ACK

如果此时B端发送ACK，但是窗口大小显示3072，那就说明此时数据目前存储在b端的缓冲区中，没有移动，此时初始值发生改变，为1024，结束值没有改变为4096。

        ELSE IF b端发送ACK

如果此时B端发送ACK，而此时窗口大小显示4096，那就说明此时数据已经被取走，告知A端可以继续传送，此时A端窗口初始值是1024，结束端为1024+4096=5120了。此时进入到下一个循环。