大白话解说TCP/IP协议三次握手和四次挥手
背景
和女朋友异地恋一年多,为了保持感情我提议每天晚上视频聊天一次。
从好上开始,到现在,一年多也算坚持下来了。
问题
有时候聊天的过程中,我的网络或者她的网络可能会不好,视频就会卡住,听不到对方的声音,过一会儿之后才会恢复。
中间双方可能就要不断的确认网络是否恢复,但是有时候会:
她:“你可以听到了吗?”
我:“可以了,你呢?”、
她:“喂喂,你可以听到了吗?”
我:“可以了,我可以听到了,你呢?”
她:“你可以听到了吗?”
.....
这种情况很蛋疼,那么怎样才能找一个简单的办法,让两个人都确认自己可以听到对方的声音,对方也可以听到自己的声音呢?
注:以下情节纯属虚构
通常我们是把TCP/IP协议族分为四层,但是如果是五层的话就是在链路层下再加个物理层。下面是对各层的详细介绍。
方案
TCP建立连接为什么是三次握手,而不是两次或四次?
TCP,名为传输控制协议,是一种可靠的传输层协议,IP协议号为6。
顺便说一句,原则上任何数据传输都无法确保绝对可靠,三次握手只是确保可靠的基本需要。
举个日常例子,打电话时我们对话如下:
对应为客户端与服务器之间的通信:
于是有了如下对话:
我:1+1等于几?
她:22+2等于几?
我:4
首先两个人约定协议
1.感觉网络情况不对的时候,任何一方都可以发起询问
2.任何情况下,若发起询问后5秒还没收到回复,则认为网络不通
3.网络不通的情况下等1min路由器之后再发起询问
对于我而言,发起 “1+1等于几”的询问后
1. 若5s内没有收到回复,则认为网络不通
2. 若收到回复,则我确认①我能听到她的消息 ②她能听到我的消息,然后回复她的问题的答案
对于她而言,当感觉网络情况不对的时候
1. 若没有收到我的询问,则她发起询问
2. 若收到“1+1等于几”,则她确认 ①她可以听到我的消息,然后回复我的问题的答案和她的问题“2,2+2等于几”
3. 若5s内没有收到我的回复“4”,则她确认 ②我听不见她的消息
4. 若5s内收到了我的回复“4”,则她确认 ②我可以听见她的消息
这样,如果上面的对话得以完成,就证明双方都可以确认自己可以听到对方的声音,对方也可以听到自己的声音!
这个故事可以解释TCP为什么要三次握手吗
关于四次挥手
先由客户端向服务器端发送一个FIN,请求关闭数据传输。
当服务器接收到客户端的FIN时,向客户端发送一个ACK,其中ack的值等于FIN+SEQ
然后服务器向客户端发送一个FIN,告诉客户端应用程序关闭。
当客户端收到服务器端的FIN是,回复一个ACK给服务器端。其中ack的值等于FIN+SEQ
所谓三次握手(Three-Way Handshake)即建立TCP连接,是指建立一个TCP连接时,需要客户端和服务端总共发送3个包以确认连接的建立。在socket编程中,这一过程由客户端执行connect来触发,整个流程如下图所示:
(1)第一次握手:Client将标志位SYN置为1,随机产生一个值seq=J,并将该数据包发送给Server,Client进入SYN_SENT状态,等待Server确认。
(2)第二次握手:Server收到数据包后由标志位SYN=1知道Client请求建立连接,Server将标志位SYN和ACK都置为1,ack (number )=J+1,随机产生一个值seq=K,并将该数据包发送给Client以确认连接请求,Server进入SYN_RCVD状态。
(3)第三次握手:Client收到确认后,检查ack是否为J+1,ACK是否为1,如果正确则将标志位ACK置为1,ack=K+1,并将该数据包发送给Server,Server检查ack是否为K+1,ACK是否为1,如果正确则连接建立成功,Client和Server进入ESTABLISHED状态,完成三次握手,随后Client与Server之间可以开始传输数据了。