简介
TCP 是面向连接的协议。运输连接是用来传送TCP报文的。TCP运输连接的建立和释放是每一次面向连接的通信中必不可少的过程。因此,运输连接就有3个阶段,即:建立连接、数据传送、释放连接。运输连接的管理就是使运输连接的建立和释放都能够正常进行。
在TCP建立连接过程中主要要解决3个问题:
- 要使每一方都能够确认对方的存在。
- 要允许双方协商一些参数(如最大窗口值、是否使用窗口扩大选项和时间戳选项以及服务质量等)。
- 能够对传输实体资源(如缓存大小等)进行分配。
TCP连接的建立采用客户服务器方式。主动发起连接建立的应用进程叫做客户(client),而被动等待连接建立的应用进程叫做服务器(server)。
三次握手图
步骤
上图画出了TCP的建立连接的过程。假定主机A运行的是TCP客户程序,而主机B运行的是TCP服务器程序。最初两端的TCP进程都处于CLOSED
(关闭)状态。图中在主机下面的方框是TCP进程所处的状态。需要注意的是,A主动打开连接,而B被动打开连接。
连接过程如下:
- B的TCP服务器进程先创建
传输控制块
TCB(Transmission Control Block),准备接受客户进程的连接请求。然后服务器进程就处于LISTEN
(监听)状态,等待客户的连接请求。如有,立即做出响应。- A的TCP客户进程也是首先创建TCB,然后想B发出连接请求的报文段(SYN包,表明需要得到回应),这时
SYN = 1
,同时选择一个初始序列号seq = x
。该报文不能携带数据但要消耗一个序号。这时,TCP客户进程进入SYN-SENT
(同步已发送)状态。(ps.同步的意思就是想要收到回应。)- B收到连接请求报文段后,如果同意连接,则向A发送确认。在确认报文段(SYN+ACK包,回应确认连接并需要得到回应)中应设置
SYN = 1, ACK = 1
,并设置确认号ack = x + 1
,同时自己也选择一个初始序号seq = y
。注意该报文段也不能携带数据并需要消耗一个序号。这时TCP服务器进程进入SYN-RCVD
状态。- TCP客户进程收到B确认后,还要回应B的请求。确认报文段(ACK包)中
ACK = 1, ack = y + 1
,而自己的序号为seq = x + 1
。这个时候,TCP标准规定,ACK报文段可以携带数据,但如果不携带则不消耗序号(这时下一个报文段的序号仍是seq = x + 1)。这时,TCP连接已经建立,A进入ESTAB-LISHED
状态。- 当B收到A的确认后,也进入
ESTAB-LISHEB
状态。
疑问
- 为什么A还要发送一次确认呢(也就是第三次握手)?
简单来说,是为了”让两边的请求都能被识别到,所以逻辑上需要3次”。
详细的说, 主要是为了”防止已经失效的连接请求报文段突然又传送到B,因而发生错误”。考虑这么一种情况:A发出连接请求,但因连接请求报文丢失而未收到确认。于是A再重传一次连接请求,后来收到了确认,建立了连接。数据传输完毕后,就释放了连接。A共发送了2个连接请求报文段,其中一个丢失,第二个到达了B。没有“已失效的连接请求报文段”。 现在,我们假定出现了一种异常情况,即A发出的第一个连接请求报文段并没有丢失,而是在某个网络节点长时间滞留了,以致延误到连接释放以后的某个时间才到达B。本来这是一个早已失效的报文段。但是B收到此失效的连接报文段后,误以为是A又发出了一个新的连接请求。于是就向A发送了确认报文段,同意建立连接。假定不采用三次握手,那么只要B确认,新的连接就建立了。
由于现在A并没有发送建立连接的请求,因此不予理会B的确认,也不会向B发送数据。但是B却以为连接已经建立,并一直等待A发来数据,B的许多资源就这样浪费了。
采用第三次握手的办法可以防止上述现象的发生。例如在刚才的情况下,A不会向B的请求确认发出确认。B由于收不到确认,就知道A并没有要求建立连接。