网络基础知识之tcp的三次握手

关键词：

网络是企业对外提供服务的一个重要因素，网络管理也是一个Linux运维人员的必学技能之一。网络是一个复杂的体系结构，一般将网络分成多个层次，主要有tcp/ip模型和osi模型。

分层的网络模型可以大大简化网络的复杂度，可以标准化网络接口简化模块化设计，确保技术的互操作性等作用。

OSI模型的七层结构

第一层：物理层，二进制传输。为启动、维护以及关闭物理链路定义了电气规范、机械规范、过程规范和功能规范

第二层：数据链路层，访问介质。定义如何格式化数据以便进行传输以及如何控制对网络的访问并且支持对错误的检查。

第三层：网络层，数据传输。路由数据包并选择传递数据的最佳路径，支持逻辑寻址和路径选择

第四层：传输层，传输问题。确保数据传输的可靠性，建立、维护和终止虚拟电路，可以进行错误检查和恢复，通过信息流控制来保障可靠性

第五层：会话层，主机间通信。建立、管理和终止在应用程序之间的通话

第六层：表示层，数据表示。确保接受系统可以读出该数据，格式化数据，构建数据，协商用于应用层的数据传输语法，提供加密

第七层：应用层，网络进程访问应用层。为应用程序提供网络服务，提供用户身份验证

TCP/IP协议栈

第一层：网络访问层(Network Access),对应OSI的物理层和数据链路层

第二层：internet层，对应网络层

第三层：传输层(Transport)

第四层：应用层(Application),对应OSI的会话层，表示层和应用层

传输层：主要有TCP和UDP协议

TCP协议特性：
1、工作在传输层面向连接协议

2、双工模式操作

3、错误检查

4、数据包序列

5、确认机制

6、数据恢复特性

TCP包头

建立连接的三次握手机制

三次握手的目的是同步连接双方的序列号和确认号并交换 TCP窗口大小信息。

1. (B) –> [SYN] –> (A)
假如服务器A和客户机B通讯. 当A要和B通信时，B首先向A发一个SYN (Synchronize) 标记的包，告诉A请求建立连接.
注意: 一个 SYN包就是仅SYN标记设为1的TCP包(参见TCP包头Resources). 认识到这点很重要，只有当A受到B发来的SYN包，才可建立连接，除此之外别无他法。因此，如果你的防火墙丢弃所有的发往外网接口的SYN包，那么你将不能让外部任何主机主动建立连接。

2. (B) <– [SYN/ACK] <–(A)
接着，A收到后会发一个对SYN包的确认包(SYN/ACK)回去，表示对第一个SYN包的确认，并继续握手操作.
注意: SYN/ACK包是仅SYN 和 ACK 标记为1的包.

3. (B) –> [ACK] –> (A)
B收到SYN/ACK 包,B发一个确认包(ACK)，通知A连接已建立。至此，三次握手完成，一个TCP连接完成
Note: ACK包就是仅ACK 标记设为1的TCP包. 需要注意的是当三此握手完成、连接建立以后，TCP连接的每个包都会设置ACK位

握手阶段：
序号 方向 seq ack
1　　A->B 10000 0
2 B->A 20000 10000+1=10001
3 A->B 10001 20000+1=20001
解释：
1：A向B发起连接请求，以一个随机数初始化A的seq,这里假设为10000，此时ACK＝0

2：B收到A的连接请求后，也以一个随机数初始化B的seq，这里假设为20000，意思是：你的请求我已收到，我这方的数据流就从这个数开始。B的ACK是A的seq加1，即10000＋1＝10001

3：A收到B的回复后，它的seq是它的上个请求的seq加1，即10000＋1＝10001，意思也是：你的回复我收到了，我这方的数据流就从这个数开始。A此时的ACK是B的seq加1，即20000+1=20001

数据传输阶段：
序号　　方向　　　　　　seq ack size
23 A->B 40000 70000 1514
24 B->A 70000 40000+1514-54=41460 54
25 A->B 41460 70000+54-54=70000 1514
26 B->A 70000 41460+1514-54=42920 54
解释：
23:B接收到A发来的seq=40000,ack=70000,size=1514的数据包
24:于是B向A也发一个数据包，告诉B，你的上个包我收到了。B的seq就以它收到的数据包的ACK填充，ACK是它收到的数据包的SEQ加上数据包的大小(不包括以太网协议头，IP头，TCP头)，以证实B发过来的数据全收到了。
25:A在收到B发过来的ack为41460的数据包时，一看到41460，正好是它的上个数据包的seq加上包的大小，就明白，上次发送的数据包已安全到达。于是它再发一个数据包给B。这个正在发送的数据包的seq也以它收到的数据包的ACK填充，ACK就以它收到的数据包的seq(70000)加上包的size(54)填充,即ack=70000+54-54(全是头长，没数据项)。

其实在握手和结束时确认号应该是对方序列号加1,传输数据时则是对方序列号加上对方携带应用层数据的长度.如果从以太网包返回来计算所加的长度,就嫌走弯路了.
另外,如果对方没有数据过来,则自己的确认号不变,序列号为上次的序列号加上本次应用层数据发送长度.

有时在发送的数据包里还有Window Size=x，意味着我方一次最多只能接受x个包，如果对方一次性发送的包大于x，则丢弃x以外的包，并要求重新发送。注意，这个值在数据传输时可能会有变化。

TCP和UDP端口号

UDP协议特性：

1、提供不可靠的网络访问

2、非面向连接协议

3、有限的错误检查

4、传输性能高

5、无数据恢复特性

UDP包头

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