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标签：计算机网络 TCP协议 读书笔记

###运输层连接的管理
TCP是面向连接的协议。此连接是一种逻辑连接，连接的端点称为套接字（IP地址：端口号）。运输连接是用来传送TCP报文的。它包括三个阶段：连接建立、数据传送、连接释放。

TCP连接建立过程中需要解决的三个问题：

1. 要使每一方都确知对方的存在；
2. 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）；
3. 能够对运输实体资源（如缓存大小、连接表中的项目等）进行分配。

TCP 连接的建立采用客户服务端的方式。

  • 先弄清一些TCP首部报文段格式的概念
    标志位：
    1）确认ACK （ACKnowledgement） 仅当 ACK = 1 时确认号字段才有效。当 ACK = 0 时，确认号无效。TCP规定，在连接建立后所有传送的报文段都必须把ACK置为1。
    2）同步SYN（SYNchronization）在连接建立时用来同步序号。当 SYN = 1，ACK = 0 时，表明这是一个连接请求报文。对方若同意建立连接，则应在响应报文中使SYN = 1， ACK = 1。因此，SYN置为1就表示这是一个连接请求或接受请求报文。
    3）终止FIN（FINish）用来释放一个连接。当FIN=1时，表明此报文段的发送方的数据已发送完毕，并要求释放连接。
    序号：
    1）Seq序号 占32位，用来标识发送方向接收方发送的报文段中第一个字节的序号，发起方发送数据时对此进行标记。
    确认号：
    1）Ack确认号 占32位，是期望收到对方下一个报文段的第一个数据字节的序号。只有当ACK=1时，确认号字段才有效，Ack=Seq+1。
    ###TCP的连接建立（三次握手）
    在连接之初，客户端和服务端都处于CLOSED状态，客户端主动发送连接建立请求，服务端通过监听请求，连接被动打开。如下图，展示了连接建立的详细过程：

说明：
将客户端设为A方，服务器端设为B方。A主动打开连接，B被动打开连接。
一开始，B的TCP服务器进程先创建传输控制块TCB，准备接受客户进程的连接请求。此时服务器进程处于LISTEN状态，等待客户的连接请求，如有，即作出响应。接下里就开始开始握手了

第一次握手：A的TCP客户进程也先创建传输控制块TCB，然后像B发出连接请求报文段，此时首部中的同步位SYN=1，并选择一个初始序号Seq=X。这时，TCP客户进程进入SYN-SENT（同步已发送）状态。

第二次握手：B收到连接请求报文后，若同意建立连接，则向A发送确认。在确认报文段中，应该设置SYN=1 ACK=1，确认号Ack=X+1，同时也为自己选择一个初始序号为Seq=Y。这时TCP服务器进程进入SYN-RCVD（同步状态）。

第三次握手：TCP客户进程收到B的确认后，还要向B给出确认。确认报文段的ACK置1，确认号Ack=Y+1，而自己的序号Seq=X+1。这时，连接已经建立，A进入ESTABLISHED（已建立连接）状态。B收到A的确认后，也进入ESTABLISHED状态。

思考：为什么A还要发送一次确认呢？
这主要是为了防止已失效的连接请求报文段突然又传到了B，因而产生错误。

###TCP的连接释放（四次挥手）
数据传输结束后，通信的双方均可释放连接。大致过程如下图所示：

说明：
现在A和B都处于ESTABLISED状态。A的应用进程先向其TCP发出连接释放报文段，并停止再发送数据，主动关闭TCP连接。

第一次挥手：A把连接释放报文段首部的终止控制位FIN置1，其序号为Seq=u，它等于前面已传送过的数据的最后一个字节的序号加1。这时A进入FIN-WAIT-1（终止等待1）状态，等待B的确认。

第二次挥手：B收到连接释放报文段后即发出确认，确认号Ack=u+1，而这个报文段自己的序号为v，它等于已传送过的数据的最后一个字节的序号加1。然后B就进入CLOSED-WAIT（关闭等待）状态。A收到来自B的确认后，就进入FIN-WAIT-2（终止等待2）状态，等待B发出连接释放报文段。

注意：TCP服务器进程这时应通知高层应用程序，因而从A到B这个方向的连接就释放了，这时的TCP连接处于半关闭状态，即A已经没有数据要发送了，但B若发送数据，A仍要接受。也就是说，从B到A这个方向的连接并没有关闭，这个状态可能会持续一些时间。

第三次挥手：若B已经没有要向A发送数据，其应用进程就通知TCP释放连接。这时B发出的连接释放报文段必须使FIN=1.现假定B的序列号为w（在半关闭状态B可能又发送了一些数据）。B还必须重复上次已发送过的确认号Ack=u+1。这时B就进入LAST-ACK（最后确认）状态，等待A的确认。

第四次挥手：A在收到B的连接释放报文段后，必须对此发出确认。在确认报文段中把ACK置为1，确认号Ack=w+1，而自己的序号为Seq=u+1，然后进入TIME-WAIT（时间等待）状态。现在TCP连接还没有释放掉，必须经过时间等待计时器设置的时间2MSL后，A才进入到CLOSED状态。B只要收到A发出的确认后，就进入CLOSED状态。A、B在撤销了相应的传输控制块TCB后，就释放了这次的TCP连接。

思考：为什么A在TIME-WAIT状态必须等待2MSL的时间呢？
1）为了保证A发送的最后一个ACK报文段能够到达B。
2）防止已失效的连接请求报文段又传到了B，因而产生错误。

主要参考：
http://blog.csdn.net/sssnmnmjmf/article/details/68486261
计算机网络（第6版）谢希仁 著

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