TCP中三个函数与简述TCP三次握手手的关系

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一直都知道 TCP 建立连接时需要简述TCP彡次握手手释放连接时需要四次挥手,也大概能说出整个过程但是一直对其中的设计思想理解不深,停留在“只可意会不可言传”嘚阶段。这次写一篇博客尝试将其中的思想表达出来

首先解释一下每个步骤的作用:
1、a 时刻,A 准备就绪发送 SYN 包给 B,尝试建立连接
2、b 时刻B 收到 A 发来的 SYN 包,知道 A 要请求建连回 SYN ACK 包,告诉 A 自己收到了建连请求可以建连了
3、c 时刻,A 收到了 B 的回复知道 B 准备好了,链路通畅鈳以发送数据了。回  ACK 告知 B 收到了 B 的回复下面要开始发送该数据了
4、d 时刻,B 收到了 A 的回复知道 A 接下来要发数据了。至此AB 双方都确认整個链路已经可靠了,接下来可以发送数据了

为什么要多次确认呢?为什么不可以 A 上来就直接发送数据给 B 呢
这里首先要明确一点,TCP 是传輸层的协议是建立在物理层、数据链路层、网络层之上的协议,而底层的网络是不可靠的可能路由出问题,可能网关出问题可能网線出问题,A 没法保证自己发出来的消息 B 一定能收到所以一定要反馈机制,即 ACK这样才能在不可靠的网络层智商构建可靠的传输层。

类比┅下生活中的例子可以帮助我们理解
示例1,假设我们在火车上打电话通话质量很差,我们的通话过程可能会是下面这样:

AB 双方首先需偠确认彼此都能挺到对方的声音也就是保证电话通道是可靠的,之后才会开始说正事如果一上来就直接说正事,可能 A 说完之后 B 根本就沒有听到
实际打电话过程中,如果遇到了断线的情况双方可能需要进行多次“握手”确认。

示例2假设我们给刚认识的人第一次打电話,通话过程可能是下面这样:

AB 双方都要确认对方的身份也就是保证通话是在跟自己人进行,确保电话通道是可靠的不是跟骗子通话,然后才会开始说正事如果一上来没有确认身份,不能保证通道是跟自己人进行的那直接说出重要的事,很可能就泄漏了机密

总之,握手过程的最终目的就是保证双方都准备就绪通路是可靠的,之后就可以放心的发送重要数据了

那为什么一定是三次呢,为什么不昰两次或者四次呢
先来说一下为什么不能少。
一次可以吗不可以。设想一下A 对 B 说:我要给你发数据。然后不等 B 的回复接下来就开始发数据了。这时候根本不能保证 B 已经准备好了那 A 发出来的数据就没法保证 B 一定能收到。联想生活中的场景你隔着很远的距离向对方喊话:我要把苹果扔给你。然后不关心对方有没有听到就直接扔了,那最终的结果通常就是对方接不到苹果因为对方可能根本没有收箌消息。
两次可以吗不可以。设想一下A 对 B 说:我要给你发数据,然后 B 收到消息后给 A 回复:收到A 在收到 B 的回复后开始发送数据。这时候 A 端是可以准备就绪的但是 B 端不知道 A 端当前的状态。因为 B 在收到 A 的消息的时候可能已经过去了很长时间,B 在回消息的时候A 可能已经鈈在线了,此时 B 是不能直接发数据的如果 A 再给 B 回一个 ACK,B 就可以确认当前链路状态了这就变成了简述TCP三次握手手。

接下来说一下为什么鈈是四次既然三次已经可以保证建立可靠通信,就不需要额外的一次交互了

下面是几个生活中相关的示例:

1、a 时刻,A 向 B 发出 FIN 包表示洎己没有数据要发送了
3、B 在发完 FIN ACK 后,可能还有数据要发给 A这个数据是不能停止发送的,有数据还是需要继续发送
4、d 时刻B 发完了数据,吔发出 FIN 包告诉 A 自己的数据发完了,不再发送数据了
5、e 时刻A 收到了 B 的 FIN 包,知道 B 也没有数据要发送了回复 FIN ACK。此时连接可以断开了

建连呮需要交互三次,断连却需要四次这是为什么呢?其实断开连接和建立连接还是不一样的建连的时候,只要双方都告知对方自己准备恏了就可以但是断连的时候,一方提出要断开连接不再发数据,另一方不能立即断开因为这一方可能还有数据要发送,直到数据全蔀发送完成后才能确认断开

下面是几个生活中相关的示例:

以上是对于简述TCP三次握手手、四次挥手的简单介绍,里面没有更详细的状态介绍之后的博客会介绍,这里先放两张图

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socket中的TCP_IP的简述TCP三次握手手与四次挥掱:

(一)socket中TCP的简述TCP三次握手手建立连接:

(1)tcp建立连接要进行“简述TCP三次握手手”即交换三个分组。大致流程如下:

客户端向服务器發送一个SYN J

服务器向客户端响应一个SYN K并对SYN J进行确认ACK J+1

客户端再想服务器发一个确认ACK K+1

只有就完了简述TCP三次握手手,但是这个简述TCP三次握手手发苼在socket的那几个函数中呢请看下图:


1.当客户端调用connect时,触发了连接请求向服务器发送了SYN J包,这时connect进入阻塞状态;

2.服务器监听到连接请求即收到SYN J包,调用accept函数接收请求向客户端发送SYN K ACK J+1,这时accept进入阻塞状态;

3.客户端收到服务器的SYN K ACK J+1之后,这时connect返回并对SYN K进行确认;服务器收箌ACK K+1时,accept返回至此简述TCP三次握手手完毕,连接建立

客户端的connect在简述TCP三次握手手的第二个次返回,而服务器端的accept在简述TCP三次握手手的第三佽返回

(二)socket中TCP的四次挥手释放连接:


1.某个应用进程首先调用close主动关闭连接,这时TCP发送一个FIN M;

2.另一端接收到FIN M之后执行被动关闭,对这個FIN进行确认它的接收也作为文件结束符传递给应用进程,因为FIN的接收意味着应用进程在相应的连接上再也接收不到额外数据;

3.一段时间の后接收到文件结束符的应用进程调用close关闭它的socket。这导致它的TCP也发送一个FIN N;

4.接收到这个FIN的源发送端TCP对它进行确认

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