简要说明计算机A和B采用TCP协议通信的连接的建立过程

简要说明计算机A和B采用TCP协议通信的连接的建立过程,第1张

TCP/IP是一种双层程序,它包括网络上的计算机用来建立和断开连接的规则,TCP控制信息在互联网传输前的打包和到达目的地后的重组,IP控制信息包从源主机到目的主机的传输路径。IP地址是计算机在互联网上唯一地址。

“面向连接”就是在正式通信前必须要与对方建立起连接。比如你给别人打电话,必须等线路接通了、对方拿起话筒才能相互通话。

TCP(Transmission Control Protocol,传输控制协议)是基于连接的协议,也就是说,在正式收发数据前,必须和对方建立可靠的连接。一个TCP连接必须要经过三次“对话”才能建立起来,其中的过程非常复杂,我们这里只做简单、形象的介绍,你只要做到能够理解这个过程即可。我们来看看这三次对话的简单过程:主机A向主机B发出连接请求数据包:“我想给你发数据,可以吗?”,这是第一次对话;主机B向主机A发送同意连接和要求同步(同步就是两台主机一个在发送,一个在接收,协调工作)的数据包:“可以,你什么时候发?”,这是第二次对话;主机A再发出一个数据包确认主机B的要求同步:“我现在就发,你接着吧!”,这是第三次对话。三次“对话”的目的是使数据包的发送和接收同步,经过三次“对话”之后,主机A才向主机B正式发送数据。

TCP协议能为应用程序提供可靠的通信连接,使一台计算机发出的字节流无差错地发往网络上的其他计算机,对可靠性要求高的数据通信系统往往使用TCP协议传输数据。

面向非连接的UDP协议

“面向非连接”就是在正式通信前不必与对方先建立连接,不管对方状态就直接发送。这与现在风行的手机短信非常相似:你在发短信的时候,只需要输入对方手机号就OK了。

UDP(User Data Protocol,用户数据报协议)是与TCP相对应的协议。它是面向非连接的协议,它不与对方建立连接,而是直接就把数据包发送过去!

UDP适用于一次只传送少量数据、对可靠性要求不高的应用环境。比如,我们经常使用“ping”命令来测试两台主机之间TCP/IP通信是否正常,其实“ping”命令的原理就是向对方主机发送UDP数据包,然后对方主机确认收到数据包,如果数据包是否到达的消息及时反馈回来,那么网络就是通的。例如,在默认状态下,一次“ping” *** 作发送4个数据包(如图2所示)。大家可以看到,发送的数据包数量是4包,收到的也是4包(因为对方主机收到后会发回一个确认收到的数据包)。这充分说明了UDP协议是面向非连接的协议,没有建立连接的过程。正因为UDP协议没有连接的过程,所以它的通信效果高;但也正因为如此,它的可靠性不如TCP协议高。QQ就使用UDP发消息,因此有时会出现收不到消息的情况。

TCP协议和UDP协议各有所长、各有所短,适用于不同要求的通信环境。

1,TCP使用三次握手

three-way

handshake

协议来建立连接,这三次握手为:

请求端(通常称为客户)发送一个

SYN

报文段(

SYN

1

)指明客户打算连接的服务器的端口,以及初始顺序号(

ISN

)。

服务器发回包含服务器的初始顺序号的

SYN

报文段(

SYN

1

)作为应答。同时,将确认号设置为客户的

ISN

1

以对客户的

SYN

报文段进行确认(

ACK

也为

1

)。

客户必须将确认号设置为服务器的

ISN

1

以对服务器的

SYN

报文段进行确认(

ACK

1

),该报文通知目的主机双方已完成连接建立。

发送第一个

SYN

的一端将执行主动打开(

active

open

),接收这个

SYN

并发回下一个

SYN

的另一端执行被动打开(

passive

open

)。另外,

TCP

的握手协议被精心设计为可以处理同时打开(

simultaneous

open

),对于同时打开它仅建立一条连接而不是两条连接。因此,连接可以由任一方或双方发起,一旦连接建立,数据就可以双向对等地流动,而没有所谓的主从关系。

 

2,应用层向TCP层发送用于网间传输的、用8位字节表示的数据流,然后TCP把数据流分割成适当长度的报文段(通常受该计算机连接的网络的数据链路层的最大传送单元(MTU)的限制)。之后TCP把结果包传给IP层,由它来通过网络将包传送给接收端实体的TCP层。TCP为了保证不发生丢包,就给每个字节一个序号,同时序号也保证了传送到接收端实体的包的按序接收。然后接收端实体对已成功收到的字节发回一个相应的确认(ACK);

如果发送端实体在合理的往返时延(RTT)内未收到确认,那么对应的数据(假设丢失了)将会被重传。TCP用一个校验和函数来检验数据是否有错误;在发送和接收时都要计算校验和。

TCP/IP通信过程,简单为,三次建立,四次断开。具体如下:

三次建立:

主机A发送SYN(seq=x)报文给主机B,主机A进入SYN_SEND状态 ;

主机B收到SYN报文,回应一个SYN(seq=y)ACK(ACK=x+1)报文,主机B进入SYN_RECV状态;

主机A收到主机B的SYN报文,回应一个ACK(ACK=y+1)报文,主机A进入established状态。

三次握手完成,主机A和主机B已经建立连接。

四次断开:

某个应用进程先调用close,称该端执行“主动关闭”(active close)。该端的TCP发送一个FIN分节,表示数据发送完毕;

接收到这个FIN的对端执行“被动关闭”(passive close),这个FIN由TCP确认。

一段时间的等待后,接收到这个文件结束符的应用进程将调用close关闭它的套接字,所以它的TCP也发送一个FIN。

接收到这个最终FIN的原发送端TCP(主动要求关闭连接的那一端)确认这个FIN。

因为每个方向都需要一个FIN和ACK,所以断开需要4个次连接。

TCP 是一个面向连接的协议,无论哪一方向另一方发送数据之前,都必须先在双方之间建立一条连接。本节将详细讨论一个TCP 连接是如何建立的以及通信结束后是如何终止的。

建立一个 TCP 连接

TCP使用三次握手 ( three-way handshake ) 协议来建立连接,图 3-10 描述了三次握手的报文序列。这三次握手为:

请求端(通常称为客户)发送一个 SYN 报文段( SYN 为 1 )指明客户打算连接的服务器的端口,以及初始顺序号( ISN )。

服务器发回包含服务器的初始顺序号的 SYN 报文段( SYN 为 1 )作为应答。同时,将确认号设置为客户的 ISN 加 1 以对客户的 SYN 报文段进行确认( ACK 也为 1 )。

客户必须将确认号设置为服务器的 ISN 加 1 以对服务器的 SYN 报文段进行确认( ACK 为 1 ),该报文通知目的主机双方已完成连接建立。

发送第一个 SYN 的一端将执行主动打开( active open ),接收这个 SYN 并发回下一个 SYN 的另一端执行被动打开( passive open )。另外, TCP 的握手协议被精心设计为可以处理同时打开( simultaneous open ),对于同时打开它仅建立一条连接而不是两条连接。因此,连接可以由任一方或双方发起,一旦连接建立,数据就可以双向对等地流动,而没有所谓的主从关系。

三次握手协议是连接两端正确同步的充要条件。因为 TCP 建立在不可靠的分组传输服务之上,报文可能丢失、延迟、重复和乱序,因此协议必须使用超时和重传机制。如果重传的连接请求和原先的连接请求在连接正在建立时到达,或者当一个连接已经建立、使用和结束之后,某个延迟的连接请求才到达,就会出现问题。采用三次握手协议(加上这样的规则:在连接建立之后 TCP 就不再理睬又一次的连接请求)就可以解决这些问题。

三次握手协议可以完成两个重要功能:它确保连接双方做好传输准备,并使双方统一了初始顺序号。初始顺序号是在握手期间传输顺序号并获得确认:当一端为建立连接而发送它的 SYN 时,它为连接选择一个初始顺序号;每个报文段都包括了顺序号字段和确认号字段,这使得两台机器仅仅使用三个握手报文就能协商好各自的数据流的顺序号。一般来说, ISN 随时间而变化,因此每个连接都将具有不同的 ISN 。

关闭一个 TCP 连接

TCP 连接建立起来后,就可以在两个方向传送数据流。当 TCP 的应用进程再没有数据需要发送时,就发关闭命令。 TCP 通过发送控制位 FIN=1 的数据片来关闭本方数据流,但还可以继续接收数据,直到对方关闭那个方向的数据流,连接就关闭。

TCP 协议使用修改的三次握手协议来关闭连接, 如图 3-11 所示,即终止一个连接要经过 4 次握手。这是因为 TCP 的半关闭( half-close )造成的。由于一个 TCP 连接是全双工(即数据在两个方向上能同时传递),因此每个方向必须单独地进行关闭。关闭的原则就是当一方完成它的数据发送任务后就能发送一个 FIN 来终止这个方向连接。当一端收到一个 FIN ,它必须通知应用层另一端已经终止了那个方向的数据传送。发送 FIN 通常是应用层进行关闭的结果。

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