linux TCP協議的知識點有哪些

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1. TCP協議

1.1 TCP數據包頭

要了解三次握手和四次揮手，首先需要了解下TCP數據包頭的結構，如下： 

• 源端口、目的端口：16位長，標識出遠端和本地的端口號；

• 序號：SEQ，32位長，標識發送的數據包的順序，防止數據包亂序；

• 確認號：32位長，接收方對發送方發送來的TCP報文段的響應，其值是對收到的報文序號加1，用于解決不丟包的問題；

• TCP頭長：4位頭長，標識tcp頭部可以有多少個32bit，即多少個4字節，因為頭長是4位，最大能表示15，所以TCP頭部最大就是15*4等于60個字節，也就是說TCP包頭最長可以有60個字節；

• URG：表示緊急指針是否有效；

• ACK：ACK位置1表明確認號是合法的，如果ACK為0，那么數據包不包含確認信息，確認字段被省略；

• PSH：提示接收端應用程序應該立即從TCP接收緩沖區中讀走數據，為接收后續數據騰出空間；

• RST：表示要求對方重新建立連接，用于復位由于主機崩潰或其他原因而出現的錯誤的連接，還可以用于拒絕非法的數據報或拒絕連接請求；

• SYN：表示請求建立連接；

• FIN：表示通知對方要關閉連接了；

• 窗口大小：16位長，是一種流量控制的手段，這個窗口，指的是接收通告窗口，它告訴對端本端的TCP緩沖區還能容納多少字節的數據，這樣對方就可以控制發送數據的速度；

• 校驗和：16位長，由發送端填充，接收端根據該值，校驗接收到的TCP報文段在傳輸過程中是否損壞，校驗包括頭部和數據部分，它是TCP可靠傳輸的一個重要保障；

• 緊急指針：16位長，是一個正的偏移量，它和序號相加表示最后一個緊急數據的下一個字節的序號，確切的說，它是緊急指針相對當前序號的偏移，是發送端向接收端發送緊急數據的辦法；

• 可選項：TCP頭部最長可以有60個字節，而前部分已知的字段占用了20個字節，所以選項最多可以有40個字節，包括最大TCP載荷，窗口比例、選擇重復數據報等選項；

注意：TCP數據包是沒有IP地址的，只有端口

1.2 三次握手協議

在利用TCP實現源主機和目的主機通信時，目的主機必須同意，否則TCP連接無法建立。為了確保TCP連接的成功建立，TCP采用了一種稱為三次握手的方式，三次握手方式使得“序號/確認號”系統能夠正常工作，從而使它們的序號達成同步。如果三次握手成功，則連接建立成功，可以開始傳送數據信息。 三次握手：為應用程序提供可靠的通信連接，適合于一次傳輸大批數據的情況，并適用于要求得到響應的應用程序。 其三次握手分別為：

• 源主機A的TCP向主機B發送連接請求報文段，其首部中的SYN（同步）標志位應置為1，表示想跟目標主機B建立連接，進行通信，并發送一個同步序列號X（例：SEQ=100）進行同步，表明在后面傳送數據時的第一個數據字節的序號為X+1（即101）, 此時client端狀態為SYN_SENT。

• 目標主機B的TCP收到連接請求報文段后，如同意，則發回確認。再確認報中應將ACK位置為1.確認號為X+1，同時又向A也發送一個SYN=1，并發送一個序號Y, 此時server端狀態為SYN_RCVD。

• 源主機A的TCP收到目標主機B的確認后要想目標主機B給出確認。其ACK置為1，確認號為Y+1，而自己的序號為X+1。TCP的標準規定，SYN置1的報文段要消耗掉一個序號, 當兩邊都確認完成后，狀態改為ESTABLISHED。

運行客戶進程的源主機A的TCP通知上層應用進程，連接已經建立。 當源主機A向目標主機B發送第一個數據報文段時，其序號仍為X+1，因為前一個確認報文段并不消耗序號。 當運行服務進程的目標主機B的TCP收到源主機A的確認后，也通知其上層應用進程，連接已經建立。至此建立了一個全雙工的連接。

1.3 tcp斷開連接四次揮手

tcp建立連接是三次，但斷開連接卻要四次，是因為tcp是全雙工的，兩個方向上都需要進行關閉。

• 當主機A完成數據傳輸后,將控制位FIN置1,向主機B提出停止TCP連接的請求，狀態改為FINWAIT1，此時，該數據包中，序列號為主機B發送的上一個數據包中的確認號值，而確認號為主機A發送的上一個數據包中的序列號+該數據包所帶的數據的大小;

• 主機B收到FIN后對其作出響應,確認這一方向上的TCP連接將關閉，將ACK置1，此時服務器狀態改為CLOSEWAIT， 客戶端狀態改為FINWAIT_1，此時序列號為上一步中的確認號，確認號為上一步中的序列號加1;

• 由B 端再提出反方向的關閉請求,將FIN置1，服務端狀態為LASTACK，客戶端狀態為TIMEWAIT，此時序列號為上一步的確認號，確認號為上一步的序列號加上數據包所帶數據的大小;

• 主機A對主機B的請求進行確認,將ACK置1,雙方向的關閉結束狀態為CLOSED，此時序列號為上一步中的確認號，確認號為上一步中的序列號加1;

注意 ： FIN和SYN一樣，也要消耗一個序號。理論上服務器在TCP連接關閉時發送的終止數據包中，只有終止位置是1，然后客戶端進行確認。但是在實際的 TCP實現中，在終止數據包中，確認位和終止位是同時置為1的，確認位置為1表示對最后一次傳輸的數據進行確認，終止位置為1表示關閉該方向的TCP連 接。

1.4 TCP有哪些狀態

一般我們可以使用netstat查看當前socket狀態。

• CLOSED：表示初始狀態；

• LISTEN：表示服務器端的某個socket處于監聽狀態，可以接受連接；

• SYNSENT：三次握手時，客戶端發送第一次SYN連接請求后，狀態SYNSENT；

• SYN_RCVD：也是三次握手時服務端的一個中間狀態；

• ESTABLISHED：表示連接已經建立，這里要說明一下，其實TCP連接并不是真的有什么東西連著在，只是說雙方都是ESTABLLISHED狀態，就說明雙方連接正常；

• FINWAIT1：已經建立連接后，其中一方請求終止連接，四次揮手中間狀態；

• TIME_WAIT：表示收到了對方的FIN報文，并發送出了ACK報文，就等2MSL(默認是2min)后回到CLOSED可用狀態；

• CLOSING：表示發送FIN報文后，沒有收到對方的ACK報文，反而收到了對方的FIN報文，這種情況其實就是雙方同時關閉socket；

• CLOSE_WAIT：四次揮手中間狀態，表示在等待關閉連接；

• LAST_ACK：四次揮手時被動關閉一方在發送FIN報文后，等待對方的ACK確認報文；

• RST：同時打開和同時關閉；

1.5 TIME_WAIT為什么要等2MSL才會變為CLOSED

有兩個原因：

• 可靠地終止TCP連接，在四次揮手的最后一步中，可能客戶端發送到服務端的確認包丟失，服務端就會重發結束報文段，客戶端重新發起確認報文段，而這就需要停留一段時間；

• 保證讓遲來的TCP報文段有足夠的時間被識別并丟棄，如果沒有停留一段時間，原來客戶端的端口號就可以立即被另外一個應用程序重用，此時如果服務端有遲來的報文段，就會發到該新的應用程序上去，而這顯然是不被允許的；

注意：報文段的生存周期是一個MSL，所以在2MSL后，不會還存在遲到的報文段。

感謝各位的閱讀，以上就是“linux TCP協議的知識點有哪些”的內容了，經過本文的學習后，相信大家對linux TCP協議的知識點有哪些這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實踐驗證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關知識點的文章，歡迎關注！