TCP状态机、标志位、序列号学习(一)

       最简单的TCP状态机演变，当然是大学时期，几乎人人都知道的TCP三次握手：
       SYN->SYN,ACK->ACK
       很显然，上面的说法过于简单了，如果对TCP的理解，仅仅局限于此的话，很难在协议分析中获取更多的线索。很有必要详细了解一下，看这幅图先：

       很复杂的状态转换，是吧？三次握手，呵呵，理解的过于肤浅了，握手确实只有三步，但是握手之后了，如何说话？通信结束时，如何分手？这都是需要了解的。

      在了解如上的过程前，我们需要理解上图出现的各个状态的意义。

标志位

URG：头部中的紧急指针部分应该被检查
     此标志表示TCP包的紧急指针域（后面马上就要说到）有效，用来保证TCP连接不被中断，并且督促中间层设备要尽快处理这些数据。

ACK：确认号应该被检查
     此标志表示应答域有效，就是说前面所说的TCP应答号将会包含在TCP数据包中；有两个取值：0和1，为1的时候表示应答域有效，反之为0。

PSH：接受者应该尽快将数据交给下一层处理
     这个标志位表示Push操作。所谓Push操作就是指在数据包到达接收端以后，立即传送给应用程序，而不是在缓冲区中排队。

RST：连接应该被重置
     这个标志表示连接复位请求。用来复位那些产生错误的连接，也被用来拒绝错误和非法的数据包。

SYN：初始化一个连接
     表示同步序号，用来建立连接。SYN标志位和ACK标志位搭配使用，当连接请求的时候，SYN=1，ACK =0；连接被相应的时候，SYN=1，ACK=1；这个标志的数据包经常被用来进行端口扫描。扫描者发送一个只有SYN的数据包，如果对方主机响应了一个数据包回来，就表明这台主机存在这个端口；但是由于这种扫描方式只是进行TCP三次握手的第一次握手，因此这种扫描的成功将导致被扫描的机器消耗资源，因此一台安全的主机将会强制要求一个连接严格的进行TCP的三次握手。

FIN：发送方(应该是连接双方)完成数据传送
     表示发送端已经达到数据末尾，也就是说双方的数据传送完成，没有数据可以传送了，发送FIN标志位的TCP 数据包后，连接将被断开。这个标志的数据包也经常被用于进行端口扫描。当一个FIN标志的TCP数据包发送到一台计算机的特定端口，如果这台计算机响应了这个数据，并且反馈回来一个RST标志的TCP包，就表明这台计算机上没有打开这个端口，但是这台计算机是存在的；如果这台计算机没有反馈回来任何数据包，这就表明，这台被扫描的计算机存在这个端口。

PS：还有一种数据包，不包含任何标志位，可以称为Null数据包，计算机收到NULL的数据包（未试验），将回应一个FIN标志的TCP数据包。

状态机

LISTEN：侦听来自远方的TCP端口的连接请求

SYN-SENT：在发送连接请求后等待匹配的连接请求

SYN-RECEIVED：在收到和发送一个连接请求后等待对连接请求的确认

ESTABLISHED：代表一个打开的连接，数据可以传送给用户

FIN-WAIT-1：等待远程TCP的连接中断请求，或先前的连接中断请求的确认

FIN-WAIT-2：从远程TCP等待连接中断请求

CLOSE-WAIT：等待从本地用户发来的连接中断请求

CLOSING：等待远程TCP对连接中断的确认

LAST-ACK：等待原来的发向远程TCP的连接中断请求的确认

TIME-WAIT：等待足够的时间以确保远程TCP接收到连接中断请求的确认

CLOSED：没有任何连接状态

      好，现在我们可以对照上图来解释下TCP的状态演变过程了，分为三个阶段：

阶段一：建立TCP连接
      TCP建立连接，也就是我们常说的三次握手，它需要三步完成。在 TCP 的三次握手中，发送第一个 SYN 的一端执行的是主动打开。而接收这个 SYN 并发回下一个 SYN 的另一端执行的是被动打开。
      结合最上面的TCP状态图，我们提取建立TCP连接的部分出来详细说明：

 

 

 

 

      详细步骤如下：
       第 1步：客户端向服务器发送一个同步数据包请求建立连接，该数据包中，初始序列号是客户端随机产生的一个值（假设为J），确认号是 0；参考报文：

      第 2步：服务器收到这个同步请求数据包后，会对客户端进行一个同步确认。这个数据包中，序列号是服务器随机产生的一个值（假设为K），确认号是客户端的初始序列号J+1；参考报文：

      第 3步：客户端收到这个同步确认数据包后，再对服务器进行一个确认。该数据包中，序列号是上一个同步请求数据包中的确认号值J+1，确认号是服务器的初始序列号K+1。参考报文：

阶段二：传输TCP数据

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阶段三：关闭TCP连接

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