TCP协议_三次握手与四次挥手

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建立连接-三次握手

为什么是三次握手而不是两次握手？

发送数据

四次挥手

客户端为什么存在等待超时时间

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tcp协议与udp协议是传输层的协议，工作目标是在程序之间进行数据传输；

• tcp是面向连接的、全双工的
• udp是面向非连接的

建立连接-三次握手

• [1]客户端主动发起请求-> 向服务端发送SYN标志(表示连接请求的数据包)表示要建立连接；
• [2]服务端接收到数据包后->向客户端发送SYN标志+ACK(表示确认数据包)标志表示可以建立连接请求；
• [3]客户端接收到数据包后->向服务端发送ACK标志建立连接；

为什么是三次握手而不是两次握手？

前提：客户端设置了超时时间，当客户端向服务端发起请求时，若是超过规定时间没有接收到服务端返回的确认请求标志，那么客户端会重新发起一个新的请求；

1.为了防止已失效的请求报文突然又传送到服务器引起错误，造成资源浪费。

   若是仅有两次握手，可能会出现下述状况：

• 客户端发起 请求1->SYN，但是由于网络等原因没有发送到服务端；
• 客户端长时间没有接收到服务器的响应，超时之后->重新发起请求2 ->SYN;
• 服务端成功接收到请求2并返回确认->SYN+ACK，建立连接可传输数据；
• 但是此时客户端收到了 请求1(已废弃)；
  • 此时客户端认为建立了1个连接，但是服务端认为建立了两个连接；
  • 无法确认连接的是否为历史连接，容易造成错误；
• 若是这样的情况很多，服务端会建立很多无效连接，造成资源浪费；

发送数据

在使用tcp协议传送数据的过程中，会将数据分隔为一块一块的数据包，但是这样会产生两个问题

• 丢包问题
• 乱序问题

如何解决-保证数据的完整性的呢？

  在发送数据之前会将数据存在 发送缓冲区(标记序列) 从建立连接后的第一个字节的序列号为0，后面的每一个字节依次增加1；

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   在发送数据时会将部分数据组成数据包，在tcp请求头中附带 序列号及长度；

发送数据

• 分条发送：  接收方在接收到数据之后通过 序列号以及长度将数据进行拼接，并恢复确认 ACK=序列号+长度=下一包数据的起始序列号；
  • 若是接收数据不一致->发生丢包时，可以要求发送方进行重传；
• 一次发送多个数据包：接收方在接收到数据之后通过 序列号以及长度将数据进行拼接为完整数据，仅需回复一次确认即可 ACK;
  • 若是接收数据不一致->发生丢包时,可以要求发送方进行重传；

四次挥手

处于连接状态的客户端与服务端都可以发送断开连接请求；

•  [1]客户端主动发起请求->发送FIN(表示关闭连接的数据包)标志，表示要关闭连接；
• [2] 服务端表示确认->回复ACK(表示确认的数据包)标志，表示知道客户端要关闭连接了；但是此时服务端还是可以发送数据的
• [3]当服务端数据发送完毕，发送FIN(表示关闭连接的数据包)标志，表示要关闭连接；
• [4]客户端发送确认ACK，并进入等待超时时间，超时后关闭,服务端收到ACK后进入关闭状态；

客户端为什么存在等待超时时间

  因为客户端发送 ACK数据包后，若是因为某种原因导致数据包没有被服务端成功接收，那么服务端会重新发送FIN数据包表示关闭连接请求。此时若是客户端已经关闭连接了，那么服务端的此条连接会一直处于等待状态，造成资源浪费。此时客户端处于等待超时状态，若是接收到新的FIN，会重新发送ACK包，刷新超时等待时间至超时自动关闭。