TCP建立和关闭的过程

来源：互联网发布：网络安全管理系统软件编辑：程序博客网时间：2024/06/12 23:59

一、TCP协议简介

TCP，工作在OSI的传输层，提供面向连接的可靠传输服务。

TCP的工作主要是建立连接，然后从应用层程序中接收数据并进行传输。TCP采用虚电路连接方式进行工作，在发送数据前它需要在发送方和接收方建立一个连接，数据在发送出去后，发送方会等待接收方给出一个确认性的应答，否则发送方将认为此数据丢失，并重新发送此数据。

TCP报头总长最小为20个字节，其报头结构如下图（图1）所示：

二、TCP连接建立

TCP的连接建立过程称为TCP三次握手。首先发送方主机向接收方主机发起一个建立连接的同步（SYN）请求；接收方主机在收到这个请求后向送方主机回复一个同步/确认（SYN/ACK）应答；发送方主机收到此包后再向接收方主机发送一个确认（ACK），此时TCP连接成功建立。

详细过程如下，以客户端发起建立连接为例：

1.服务器端首先执行 LISTEN 原语进入被动打开状态（ LISTEN ），等待客户端连接；
2.当客户端的一个应用程序发出 CONNECT 命令后，本地的 TCP 实体为其创建一个连接记录并标记为 SYN SENT 状态，然后给服务器发送一个 SYN 报文段；
3.服务器收到一个 SYN 报文段，其 TCP 实体给客户端发送确认 ACK 报文段同时发送一个 SYN 信号，进入 SYN RCVD 状态；
4.客户端收到 SYN + ACK 报文段，其 TCP 实体给服务器端发送出三次握手的最后一个 ACK 报文段，并转换为 ESTABLISHED 状态；
5.服务器端收到确认的 ACK 报文段，完成了三次握手，于是也进入 ESTABLISHED 状态。

在此状态下，双方可以自由传输数据。当一个应用程序完成数据传输任务后，它需要关闭 TCP 连接。假设仍由客户端发起主动关闭连接。

三、TCP连接的关闭

TCP协议的连接是全双工连接，一个TCP连接存在双向的读写通道。关闭过程简单说来是 “先关读，后关写”，一共需要四个阶段。以客户机发起关闭连接为例：
1.服务器读通道关闭
2.客户机写通道关闭
3.客户机读通道关闭
4.服务器写通道关闭
详细过程：
第一阶段

1.客户机发送完数据之后，客户端执行 CLOSE 原语，本地的 TCP 实体向服务器发送一个 FIN 报文段并等待响应的确认（进入状态 FIN WAIT 1 ）；
     2.服务器收到FIN报文段，它确认客户端的请求发回一个 ACK 报文段，关闭服务器读通道，进入 CLOSE WAIT 状态；
     2.客户机收到ACK 报文段后，关闭客户机写通道，就转移到 FIN WAIT 2 状态，此时连接在一个方向上就断开了；（此时，客户机仍能通过读通道读取服务器的数据，服务器仍能通过写通道写数据）
     第二阶段

4.服务器发送完数据之后，也执行 CLOSE 原语关闭另一个方向的连接，其本地 TCP 实体向客户端发送一个 FIN 报文段，并进入 LAST ACK 状态，等待最后一个 ACK 确认报文段；
5.客户机收到FIN后，返回确认段ACK，关闭客户机读通道，进入 TIMED WAIT 状态，此时双方连接均已经断开，但 TCP 要等待一个 2 倍报文段最大生存时间 MSL （ Maximum Segment Lifetime ），确保该连接的所有分组全部消失，以防止出现确认丢失的情况。当定时器超时后， TCP 删除该连接记录，返回到初始状态（ CLOSED ）；
6.服务器收到最后一个确认 ACK 报文段，关闭服务器写通道，其 TCP 实体便释放该连接，并删除连接记录，返回到初始状态（ CLOSED ）。
这是标准的TCP关闭两个阶段，服务器和客户机都可以发起关闭，完全对称。
FIN标识是通过发送最后一块数据时设置的，标准的例子中，服务器还在发送数据，所以要等到发送完的时候，设置FIN（此时可称为TCP连接处于半关闭状态，因为数据仍可从被动关闭一方向主动关闭方传送）。如果在服务器收到FIN(i)时，已经没有数据需要发送，可以在返回ACK(i+1)的时候就设置FIN(j)标识，这样就相当于可以合并第二步和第三步。

四、其它

1.TCP重置：TCP允许在传输的过程中突然中断连接，这称为TCP重置； TCP 连接在 ESTABLISHED 状态时收到 RST 包后，直接清理队列并删除 TCB，连接进入 CLOSED 状态。

2.TCP数据排序和确认：TCP是一种可靠传输的协议，它在传输的过程中使用序列号和确认号来跟踪数据的接收情况；

3.TCP重传：在TCP的传输过程中，如果在重传超时时间内没有收到接收方主机对某数据包的确认回复，发送方主机就认为此数据包丢失，并再次发送这个数据包给接收方，这称为TCP重传；

4.TCP延迟确认：TCP并不总是在接收到数据后立即对其进行确认，它允许主机在接收数据的同时发送自己的确认信息给对方。

5.TCP数据保护（校验和）：TCP是可靠传输的协议，它提供校验和计算来实现数据在传输过程中的完整性。