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浅析C++基础语法梳理之计算机网络中传输管理(TCP)

TCP 传输连接管理

因为 TCP 三次握手建立连接、四次挥手释放连接很重要,所以附上《计算机网络(第 7 版)-谢希仁》书中对此章的详细描述:https://gitee.com/huihut/interview/raw/master/images/TCP-transport-connection-management.png

TCP 三次握手建立连接

浅析C++基础语法梳理之计算机网络中传输管理(TCP)

【TCP 建立连接全过程解释】

客户端发送 SYN 给服务器,说明客户端请求建立连接;

服务端收到客户端发的 SYN,并回复 SYN+ACK 给客户端(同意建立连接);

客户端收到服务端的 SYN+ACK 后,回复 ACK 给服务端(表示客户端收到了服务端发的同意报文);

服务端收到客户端的 ACK,连接已建立,可以数据传输。

TCP 为什么要进行三次握手?

【答案一】因为信道不可靠,而 TCP 想在不可靠信道上建立可靠地传输,那么三次通信是理论上的最小值。(而 UDP 则不需建立可靠传输,因此 UDP 不需要三次握手。)

【答案二】因为双方都需要确认对方收到了自己发送的序列号,确认过程最少要进行三次通信。

【答案三】为了防止已失效的连接请求报文段突然又传送到了服务端,因而产生错误。

TCP 四次挥手释放连接

浅析C++基础语法梳理之计算机网络中传输管理(TCP)

【TCP 释放连接全过程解释】

客户端发送 FIN 给服务器,说明客户端不必发送数据给服务器了(请求释放从客户端到服务器的连接);

服务器接收到客户端发的 FIN,并回复 ACK 给客户端(同意释放从客户端到服务器的连接);

客户端收到服务端回复的 ACK,此时从客户端到服务器的连接已释放(但服务端到客户端的连接还未释放,并且客户端还可以接收数据);

服务端继续发送之前没发完的数据给客户端;

服务端发送 FIN+ACK 给客户端,说明服务端发送完了数据(请求释放从服务端到客户端的连接,就算没收到客户端的回复,过段时间也会自动释放);

客户端收到服务端的 FIN+ACK,并回复 ACK 给客户端(同意释放从服务端到客户端的连接);

服务端收到客户端的 ACK 后,释放从服务端到客户端的连接。

TCP 为什么要进行四次挥手?

【问题一】TCP 为什么要进行四次挥手?/ 为什么 TCP 建立连接需要三次,而释放连接则需要四次?

【答案一】因为 TCP 是全双工模式,客户端请求关闭连接后,客户端向服务端的连接关闭(一二次挥手),服务端继续传输之前没传完的数据给客户端(数据传输),服务端向客户端的连接关闭(三四次挥手)。所以 TCP 释放连接时服务器的 ACK 和 FIN 是分开发送的(中间隔着数据传输),而 TCP 建立连接时服务器的 ACK 和 SYN 是一起发送的(第二次握手),所以 TCP 建立连接需要三次,而释放连接则需要四次。

【问题二】为什么 TCP 连接时可以 ACK 和 SYN 一起发送,而释放时则 ACK 和 FIN 分开发送呢?(ACK 和 FIN 分开是指第二次和第三次挥手)

【答案二】因为客户端请求释放时,服务器可能还有数据需要传输给客户端,因此服务端要先响应客户端 FIN 请求(服务端发送 ACK),然后数据传输,传输完成后,服务端再提出 FIN 请求(服务端发送 FIN);而连接时则没有中间的数据传输,因此连接时可以 ACK 和 SYN 一起发送。

【问题三】为什么客户端释放最后需要 TIME-WAIT 等待 2MSL 呢?

【答案三】

(1)为了保证客户端发送的最后一个 ACK 报文能够到达服务端。若未成功到达,则服务端超时重传 FIN+ACK 报文段,客户端再重传 ACK,并重新计时。

(2)防止已失效的连接请求报文段出现在本连接中。TIME-WAIT 持续 2MSL 可使本连接持续的时间内所产生的所有报文段都从网络中消失,这样可使下次连接中不会出现旧的连接报文段。

TCP 有限状态机

TCP 有限状态机图片

浅析C++基础语法梳理之计算机网络中传输管理(TCP)

今天的分享就到这里了,大家要好好学C++++哟~

编辑:jq

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