TCP數(shù)據(jù)報(bào)構(gòu)造以及三次握手（圖解）

TCP（Transmission Control Protocol，傳輸掌握協(xié)定）是一種面向銜接的、牢靠的、基于字撙節(jié)的通訊協(xié)定，數(shù)據(jù)在傳輸前要樹立銜接，傳輸終了后還要斷開銜接。
客戶端在收發(fā)數(shù)據(jù)前要運(yùn)用 connect() 函數(shù)和效勞器樹立銜接。樹立銜接的目標(biāo)是包管IP地址、端口、物理鏈路等準(zhǔn)確無誤，為數(shù)據(jù)的傳輸開拓通道。
TCP樹立銜接時(shí)要傳輸三個(gè)數(shù)據(jù)包，俗稱三次握手（Three-way Handshaking）。可以抽象的比方為下面的對話：

• [Shake 1] 套接字A：“你好，套接字B，我這里無數(shù)據(jù)要傳送給你，樹立銜接吧?！?/p>

• [Shake 2] 套接字B：“好的，我這邊已預(yù)備停當(dāng)?！?/p>

• [Shake 3] 套接字A：“感謝你受理我的懇求。”

TCP數(shù)據(jù)報(bào)構(gòu)造

我們先來看一下TCP數(shù)據(jù)報(bào)的構(gòu)造：

帶暗影的幾個(gè)字段需求重點(diǎn)闡明一下：
1) 序號：Seq（Sequence Number）序號占32位，用來標(biāo)識從盤算機(jī)A發(fā)送到盤算機(jī)B的數(shù)據(jù)包的序號，盤算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)對此停止標(biāo)志。
2) 確認(rèn)號：Ack（Acknowledge Number）確認(rèn)號占32位，客戶端和效勞器端都可以發(fā)送，Ack = Seq + 1。
3) 標(biāo)記位：每一個(gè)標(biāo)記位占用1Bit，共有6個(gè)，辨別為 URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN，詳細(xì)寄義如下：

• URG：緊迫指針（urgent pointer）無效。

• ACK：確認(rèn)序號無效。

• PSH：接納方應(yīng)當(dāng)盡快將這個(gè)報(bào)文交給使用層。

• RST：重置銜接。

• SYN：樹立一個(gè)新銜接。

• FIN：斷開一個(gè)銜接。

對英文字母縮寫的總結(jié)：Seq 是 Sequence 的縮寫，表現(xiàn)序列；Ack(ACK) 是 Acknowledge 的縮寫，表現(xiàn)確認(rèn)；SYN 是 Synchronous 的縮寫，情愿是“同步的”，這里表現(xiàn)樹立同步銜接；FIN 是 Finish 的縮寫，表現(xiàn)完成。

銜接的樹立（三次握手）

運(yùn)用 connect() 樹立銜接時(shí)，客戶端和效勞器端會互相發(fā)送三個(gè)數(shù)據(jù)包，請看下圖：

客戶端挪用 socket() 函數(shù)創(chuàng)立套接字后，由于沒有樹立銜接，所以套接字處于CLOSED形態(tài)；效勞器端挪用 listen() 函數(shù)后，套接字進(jìn)入LISTEN形態(tài)，開端監(jiān)聽客戶端懇求。
這個(gè)時(shí)分，客戶端開端提議懇求：
1) 當(dāng)客戶端挪用 connect() 函數(shù)后，TCP協(xié)定會組建一個(gè)數(shù)據(jù)包，并設(shè)置 SYN 標(biāo)記位，表現(xiàn)該數(shù)據(jù)包是用來樹立同步銜接的。同時(shí)生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)字 1000，填充“序號（Seq）”字段，表現(xiàn)該數(shù)據(jù)包的序號。完成這些任務(wù)，開端向效勞器端發(fā)送數(shù)據(jù)包，客戶端就進(jìn)入了SYN-SEND形態(tài)。
2) 效勞器端收到數(shù)據(jù)包，檢測到曾經(jīng)設(shè)置了 SYN 標(biāo)記位，就曉得這是客戶端發(fā)來的樹立銜接的“懇求包”。效勞器端也會組建一個(gè)數(shù)據(jù)包，并設(shè)置 SYN 和 ACK 標(biāo)記位，SYN 表現(xiàn)該數(shù)據(jù)包用來樹立銜接，ACK 用來確認(rèn)收到了方才客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)包。
效勞器生成一個(gè)隨機(jī)數(shù) 2000，填充“序號（Seq）”字段。2000 和客戶端數(shù)據(jù)包沒有關(guān)系。
效勞器將客戶端數(shù)據(jù)包序號（1000）加1，失掉1001，并用這個(gè)數(shù)字填充“確認(rèn)號（Ack）”字段。
效勞器將數(shù)據(jù)包收回，進(jìn)入SYN-RECV形態(tài)。
3) 客戶端收到數(shù)據(jù)包，檢測到曾經(jīng)設(shè)置了 SYN 和 ACK 標(biāo)記位，就曉得這是效勞器發(fā)來的“確認(rèn)包”?？蛻舳藭z測“確認(rèn)號（Ack）”字段，看它的值能否為 1000+1，假如是就闡明銜接樹立勝利。
接下來，客戶端會持續(xù)組建數(shù)據(jù)包，并設(shè)置 ACK 標(biāo)記位，表現(xiàn)客戶正直確接納了效勞器發(fā)來的“確認(rèn)包”。同時(shí)，將方才效勞器發(fā)來的數(shù)據(jù)包序號（2000）加1，失掉 2001，并用這個(gè)數(shù)字來填充“確認(rèn)號（Ack）”字段。
客戶端將數(shù)據(jù)包收回，進(jìn)入ESTABLISED形態(tài)，表現(xiàn)銜接曾經(jīng)勝利樹立。
4) 效勞器端收到數(shù)據(jù)包，檢測到曾經(jīng)設(shè)置了 ACK 標(biāo)記位，就曉得這是客戶端發(fā)來的“確認(rèn)包”。效勞器會檢測“確認(rèn)號（Ack）”字段，看它的值能否為 2000+1，假如是就闡明銜接樹立勝利，效勞器進(jìn)入ESTABLISED形態(tài)。
至此，客戶端和效勞器都進(jìn)入了ESTABLISED形態(tài)，銜接樹立勝利，接下來就可以收發(fā)數(shù)據(jù)了。

最初的闡明

三次握手的癥結(jié)是要確認(rèn)對方收到了本人的數(shù)據(jù)包，這個(gè)目的就是經(jīng)過“確認(rèn)號（Ack）”字段完成的。盤算時(shí)機(jī)記載下本人發(fā)送的數(shù)據(jù)包序號 Seq，待收到對方的數(shù)據(jù)包后，檢測“確認(rèn)號（Ack）”字段，看Ack = Seq + 1能否成立，假如成立闡明對樸直確收到了本人的數(shù)據(jù)包。