三次握手 & 四次挥手

前言

通过Wireshark实际分析TCP连接及断开过程。

Client ------SYN-----> Server
Client <---ACK/SYN---- Server
Client ------ACK-----> Server

Client ------FIN-----> Server
Client <-----ACK------ Server
Client <-----FIN------ Server
Client ------ACK-----> Server

三次握手

首先Client向Server发同步请求，动态随机产生初始序列号ISN并将SYN位设置为1，然后Server回复自己的序列号Sn以及Acknowledge编号(ISN+1), 并将SYN+ACK设置为1，最后Client确认,其序列号自增1 (ISN+1), Acknowledge编号为Sn+1，ACK位设置为1。连接建立成功，后续可进行发送HTTP请求，响应等一系列操作

1. 其中只有第一次SYN时可以不设置ACK位为1，其余所有报文都需要设置ACK，并有相应的非0 Acknowledge number.
2. 报文基本都要设置ACK，是因为TCP要确保对方收到了相应的数据包，防止IP传输过程造成的数据丢失。
3. ISN是在连接初始生成的动态伪随机数，其值范围为0-2^32之间。为了提高安全性，可通过一些算法生成真随机数以及通过PRNG对随机数进行验证。
4. SN用于已记录传输的数据长度，若没有数据发送，将保持与之前的一致。

TCP报文格式.png

*注：确认序号：Ack序号，占32位，只有ACK标志位为1时，确认序号字段才有效，Ack=Seq+1。

以下通过Wireshark分析一个client从server请求一个图片的过程进行分析，HTTP请求及响应结果如下。

Session.png

TCP传输过程如下：

TCP_Session.png

1. Client发送一个TCP session, 其Header中有source port， destination port以及动态随机产生的初始Sequence number（ISN）

   
   TCP_1.png

2. Server 回复自己的SN，并将ISN+1作为Ack number, SYN, ACK位设置为1.

   
   TCP_2.png

3. Client回应Server, 确认收到Server回复，将Ack number设置为SN+1。

   
   TCP_3.png

为什么要有三次握手：
可根据SN判断不同的连接，防止已失效的连接请求报文段又传送到了服务端。

四次挥手

由于TCP连接是全双工的，因此每个方向都必须单独进行关闭。这个原则是当一方完成它的数据发送任务后就能发送一个FIN来终止这个方向的连接。收到一个 FIN只意味着这一方向上没有数据流动，一个TCP连接在收到一个FIN后仍能发送数据。首先进行关闭的一方将执行主动关闭，而另一方执行被动关闭.

TCP_Disconnect.png

其中ACK与FIN可一起，表示没有数据要再发送。

TCP_Disconnect_Wireshark.png

总结

TCP_Client.png TCP_Server.png