tcp 三次握手建立连接难点总结

所谓三次握手(Three-way Handshake)，是指建立一个TCP连接时，需要客户端和服务器总共发送3个包。

三次握手的目的是连接服务器指定端口，建立TCP连接,并同步连接双方的序列号和确认号并交换 TCP 窗口大小信息.在socket编程中，客户端执行connect()时。将触发三次握手。

要了解tcp包的头部信息

网络中传输的数据包由两部分组成：一部分是协议所要用到的首部，另一部分是上一层传过来的数据。首部的结构由协议的具体规范详细定义。在数据包的首部，明确标明了协议应该如何读取数据。反过来说，看到首部，也就能够了解该协议必要的信息以及所要处理的数据。包首部就像协议的脸。

下面是tcp包头的信息

这里要区分32位确认序号ack 和标志位的ACK，标志位的ACK一般为空或者置为1，但是确认序号ack一般是和序号seq这一串数字+1。

• TCP端口号
  TCP的连接是需要四个要素确定唯一一个连接：
  （源IP，源端口号）+ （目地IP，目的端口号）
  所以TCP首部预留了两个16位作为端口号的存储，而IP地址由上一层IP协议负责传递
  源端口号和目地端口各占16位两个字节，也就是端口的范围是2^16=65535
  另外1024以下是系统保留的，从1024-65535是用户使用的端口范围

• TCP的序号和确认号：
  32位序号 seq：Sequence number 缩写seq ，TCP通信过程中某一个传输方向上的字节流的每个字节的序号，通过这个来确认发送的数据有序，比如现在序列号为1000，发送了1000，下一个序列号就是2000。
  32位确认号 ack：Acknowledge number 缩写ack，TCP对上一次seq序号做出的确认号，用来响应TCP报文段，给收到的TCP报文段的序号seq加1。

• TCP的标志位
  每个TCP段都有一个目的，这是借助于TCP标志位选项来确定的，允许发送方或接收方指定哪些标志应该被使用，以便段被另一端正确处理。
  用的最广泛的标志是 SYN，ACK 和 FIN，用于建立连接，确认成功的段传输，最后终止连接。

  1. SYN：简写为S，同步标志位，用于建立会话连接，同步序列号；
  2. ACK： 简写为.，确认标志位，对已接收的数据包进行确认；
  3. FIN： 简写为F，完成标志位，表示我已经没有数据要发送了，即将关闭连接；
  4. PSH：简写为P，推送标志位，表示该数据包被对方接收后应立即交给上层应用，而不在缓冲区排队；
  5. RST：简写为R，重置标志位，用于连接复位、拒绝错误和非法的数据包；
  6. URG：简写为U，紧急标志位，表示数据包的紧急指针域有效，用来保证连接不被阻断，并督促中间设备尽快处理；

建立连接的过程

seq 和 ack 的信息就像是客户端与服务端通信的问答信息。

第一个包：客户端请求（问）

第二个包：服务端应答（答），并且也有一个请求，SYN=1，也生成一个seq（问）

第三个包：客户端回应（答），回答第二个包里的seq，返回ack=seq+1

• 第一次握手：
  客户端将TCP报文标志位SYN置为1，随机产生一个序号值seq=J，保存在TCP首部的序列号(Sequence Number)字段里，指明客户端打算连接的服务器的端口，并将该数据包发送给服务器端，发送完毕后，客户端进入SYN_SENT状态，等待服务器端确认。

• 第二次握手：
  服务器端收到数据包后由标志位SYN=1知道客户端请求建立连接，服务器端将TCP报文标志位SYN和ACK都置为1，ack=J+1，随机产生一个序号值seq=K，并将该数据包发送给客户端以确认连接请求，服务器端进入SYN_RCVD状态。

• 第三次握手：
  客户端收到确认后，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服务器端，服务器端检查ack是否为K+1，ACK是否为1，如果正确则连接建立成功，客户端和服务器端进入ESTABLISHED状态，完成三次握手，随后客户端与服务器端之间可以开始传输数据了。

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