TCP

/ Annabelle

TCP

封包格式

  • Source Port & Destination Port: 源端口，目的端口。
  • Sequence Number : TCP封包必须要放到IP封包中，如果TCP封包大于IP封包，就要进行分段，Sequence Number 就是记录这是第几个分段，用于重新组装数据。
  • Acknowledge Number: 用于确认之前传递的封包是否被正确的接收。
  • Data Offset: 配合Options使用，用于说明整个封包区段的起始位置。
  • Reserved: 未使用的保留字段。
  • Code: 用于说明联机状态，让接受段了解这个封包的主要动作。若为1则为启动。（下面会具体解释6种封包动作）
  • Window: 用来控制封包流量，如果为0，则要暂停传输数据
  • Checksum: 校验码，接收方通过校验码来对封包进行校验，校验失败会要求重新发送此封包
  • Urgent Pointer: 配合Code字段内 URG = 1 生效，用于告知紧急数据所在位置。
  • Options: 用于表示接收端可以接收的最大数据区段容量
  • Padding: Options由于字段为非固定,需要Padding字段补齐。

TCP封包Code

当我们在进行网络联机的时候，必须要说明这个联机的状态，好让接收端了解这个封包的主要动作。 这可是一个非常重要的句柄喔！这个字段共有 6 个 bits ， 分别代表 6 个句柄，若为 1 则为启动。分别说明如下：

  • URG(Urgent)：若为1则代表该封包为紧急封包，接收端应该要紧急处理，Urgent Pointer 字段也会被启用。
  • ACK(Acknowledge)：若为1代表这个封包为响应封包， 则与上面提到的 Acknowledge Number 有关。
  • PSH(Push function)：若为1时，代表要求对方立即传送缓冲区内的其他对应封包，而无须等待缓冲区满了才送。
  • RST(Reset)：如果 RST 为 1 的时候，表示联机会被马上结束，而无需等待终止确认手续。这也就是说， 这是个强制结束的联机，且发送端已断线。
  • SYN(Synchronous)：若为 1，表示发送端希望双方建立同步处理， 也就是要求建立联机。通常带有 SYN 标志的封包表示『主动』要连接到对方的意思。
  • FIN(Finish)：若为 1，表示传送结束，所以通知对方数据传毕， 是否同意断线，只是发送者还在等待对方的响应而已。

TCP三次握手

三向交握(Three-way handshake)。

TCP3

  1. 当客户端想要对服务器端联机时，就必须要送出一个要求联机的封包，此时客户端必须随机取用一个大于1024以上的端口来做为程序沟通的接口。然后在 TCP 的表头当中，必须要带有 SYN 的主动联机(SYN=1)，并且记下发送出联机封包给服务器端的序号 (Sequence number seq = x) 。
  2. 当服务器接到这个封包，并且确定要接收这个封包后，就会开始制作一个同时带有 SYN=1, ACK=1 的封包， 其中那个 ack 的号码是要给 client 端确 认用的，所以该数字会比(1步骤)里面的 seq 号码多一号 ack = x+1 ， 那我们服务器也必须要确认客户端确实可以接收我们的封包才行， 所以也会发送出一个 seq=y 给客户端，并且开始等待客户端给 我们服务器端的回应喔！
  3. 当客户端收到来自服务器端的 ACK 与 ack 后就能够确认之前那个要求封包被正确的接收了， 接下来如果客户端也同意与服务器端建立联机时，就会再次的发送一个确认封包 (ACK=1) 给服务器，亦即是 ack = y+1。
  4. 取得最后确认若一切都顺利，在服务器端收到带有 ACK=1 且 ack=y+1 序号的封包后，就能够建立起这次的联机了。
  1. 客户端：你能接收我吗 （SYN）
  2. 服务器：我能接收你，你能接收我吗 （ACK, SYN）
  3. 客户端：我能接收你 (ACK)

TCP 四次挥手

tcp4

  1. 客户端进程发送连接释放封包，并且停止发送数据。释放数据报文首部，FIN=1，其序列号为seq=u 。此时客户端进入FIN-WAIT-1 （终止等待1）状态。 TCP规定，FIN报文段即使不携带数据，也要消耗一个序号。
  2. 服务器收到连接释放封包，发出确认封包，ACK=1，ack=u+1，并且带上自己的序列号seq=v，此时服务端就进入了CLOSE-WAIT（关闭等待）状态。TCP服务器通知高层的应用进程，客户端已主动释放与客户端的连接，这时候处于半关闭状态，即客户端已经没有数据要发送了，但是服务器若发送数据，客户端依然要接受。这个状态还要持续一段时间，也就是整个CLOSE-WAIT状态持续的时间。
  3. 客户端收到服务器的确认请求后，此时，客户端就进入FIN-WAIT-2（终止等待2）状态，等待服务器发送释放连接封包（在这之前还需要接受服务器发送的最后的数据）。
  4. 服务器将最后的数据发送完毕后，就向客户端发送连接释放封包，FIN=1，ack=u+1，由于在半关闭状态，服务器很可能又发送了一些数据，假定此时的序列号为seq=w，此时，服务器就进入了LAST-ACK（最后确认）状态，等待客户端的确认。
  5. 客户端收到服务器的连接释放报文后，必须发出确认，ACK=1，ack=w+1，而自己的序列号是seq=u+1，此时，客户端就进入了TIME-WAIT（时间等待）状态。注意此时TCP连接还没有释放，必须经过2分钟（最长报文段寿命）的时间后，才进入CLOSED状态。
  6. 服务器只要收到了客户端发出的确认，立即进入CLOSED状态。可以看到，服务器结束TCP连接的时间要比客户端早一些。
  1. 客户端： 我要关闭连接了（FIN）
  2. 服务端： 我知道了，你等等 （ACK）
  3. 服务端： 我好了，我要关闭连接了（ACK，FIN）
  4. 客户端： 知道了（ACK）