一、TCP 头部数据结构一TCP头部数据结构:【源端口号16位】 | 【目标端口号16位】 seq序列号32位:序列号用于将多个数据包进行排序形成一个完整有序的数据流 ack(确认应答号32位): SYN报文:1表示连接请求或是连接接收请求 synchronize sequence numbers 同步序列编号 ACK报文:1表示确认号字段有效 acknowledge character 确认字符 FIN报文:请求断开0表示不请求1表示没有数据传输 RST报文:连接状态0表示正常1表示异常 【数据】二TCP头部数据结构表图二、TCP三次握手一简单描述三次握手过程第一次握手 【客户端】to【服务端】:【SYN报文】 seq client_isn客户端序列号 #客户端处于:SYN_SEND状态 第二次握手 【服务端】to【客户端】:【SYN,ACK报文】 ack client_isn 1 seq server_isn服务端序列号 #服务端处于:SYN-RCVD状态 第三次握手发送 【客户端】to【服务端】:【ACK报文】 ack server_isn 1 seq client_isn 1 #客户端处于:ESTABLISHED状态 **第三次握手是可以携带数据的前两次握手是不可以携带数据的**二简单抽象的描述三次握手1c-s - SYN - seq 2s-c - SYN - ACK - seq - ack 3c-s - ACK - seq - ack三TCP 三次握手表图如下3.1 抓包截图三、TCP四次挥手一简单描述四次挥手过程#第一次挥手 【客户端】to【服务端】:【FIN,ACK】, seq 序列号X , ack y#客户端进入FIN_WAIT_1状态 #第二次挥手 【服务端】to【客户端】:【ACK】 seq y , ack x1#服务端发送完成进入CLOSE_WAIT状态、客户端接收成功进入FIN_WAIT_2状态 #第三次挥手 【服务端】to【客户端】:【FIN】 seq y , ack x1#服务器发送完成进入LAST_ACK状态 #第四次挥手 【客户端】to【服务端】:【ACK】 seq x1,ack y1#客户端发送完成进入TIME_WAIT状态,服务端接收成功进入CLOSE状态二简单抽象的描述四次挥手1s - c - FIN - seq - ack 2c - s - ACK - seq - ack 3c - s - FIN - ack - seq 4s - c - ACK - ...三TCP 四次挥手表图如下3.1 抓包截图如下四、TCP三次握手状态变化一简单画画三次握手状态变化五、TCP四次挥手状态变化一简单画画四次挥手状态变化六、三次握手全部状态一CLOSED状态服务端和客户端初始状态二SYN_SEND状态1客户端发送SYN后状态转为SYN_SENT2客户端通过应用程序调用connect进入active open.发送SYN报文建立连接之后状态置为SYN_SENT三LISTEN状态1服务端收到客户端SYN请求报文。2服务端打开一个socket进行监听状态置为LISTEN监听。四SYN_RCVD状态1服务端给客户端发送SYN请求报文ACK 状态转为SYN_RCVD.2A connection request has been received fromthenetwork.五ESTABLISHED状态1服务器SYN_RECVD状态收到ACK后状态为ESTABLISHED2客户端SYN_SENT状态收到SYN、ACK后发送ACK状态转变为ESTABLISHED3The socket has anestablishedconnection.六拓展了解1.如何避免SYN攻击调大netdev_max_backlog增大TCP半连接队列开启tcp_syncookies减少SYNACK重传次数六、四次挥手的全部状态一ESTABLISHED状态连接传输数据中二FIN_WAIT_1状态1FIN_WAIT_1只出现在主动关闭的那一端表示等待对方的FIN报文。2FIN_WAIT_1状态实际上是当SOCKET在ESTABLISHED状态时它想主动关闭连接向对方发送了FIN报文此时该SOCKET即进入到FIN_WAIT_1状态。对方回应ACK报文后则进入FIN_WAIT_2状态。3实际无论对方何种情况下都应该马上回应ACK报文导致有可能见不到FIN_WAIT_1状态。三FIN_WAIT_2状态1主动关闭的一端FIN_WAIT_1状态得到对方返回ACK报文就进入FIN_WAIT_2状态2进入FIN_WAIT_2状态后在没有拿到FIN报文之前说明服务器端还有数据传输那此时为半连接。四CLOSE_WAIT状态服务器端在收到 FIN 后发送 ACK状态为 CLOSE_WAIT如果此时服务器端还有数据需要发送那么就发送直到数据发送完毕此时服务器端发送FIN状态变为 LAST_ACK;五LAST_ACK状态last_ack持续时间一般为一个RTOretransmission timeout数据包重传的timeout时间的时间这个时间根据RTT动态计算出来有两个作用作用一是处理重用连接防止前一个连接上延迟的数据包或者丢失重传的数据包被后面复用的连接前后两次连接的协议相同ip相同端口号相同且包的seq号也恰巧相同错误的接收则发送rst重置连接作用二是在发送第二个fin之后如果在RTO之后还没收到ack则重发fin。六TIME_WAIT状态FIN_WAIT_1进入此时应用程序端口收到 FINACK而不是像 FIN_WAIT_2 那样只收到 ACK说明数据已经发送完毕并向服务器端口发送 ACKFIN_WAIT_2进入此时应用程序端口收到了 FIN然后向服务器端发送 ACKTIME_WAIT 是为了实现 TCP 全双工连接的可靠性关闭用来重发可能丢失的 ACK 报文需要持续 2 个 MSL (最大报文生存时间)假设应用程序端口在进入 TIME_WAIT后2 个 MSL 时间内并没有收到FIN,说明应用程序最后发出的 ACK 已经收到了否则会在 2 个 MSL 内在此收到ACK报文七CLOSE状态服务器LAST_ACK状态接受ACK包后会等待一段时间2MSL以确保所有的数据包都已经被对方接受和处理保证通信的可靠和稳定。八拓展了解1.TIME_WAIT过多有什么危害第一是占用系统资源比如文件描述符、内存资源、CPU资源、线程资源等第二是占用端口资源端口资源也是有限的一般可以开启的端口为32768~61000也可以通过net.ipv4.ip_local_port_range参数指定范围。2.如何优化TIME_WAIT打开net.ipv4.tcp_tw_reuse 和 net.ipv4.tcp_timestamps选项net.ipv4.tcp_max_tw_buckets程序中使用SO_LINGER,应用强制使用RST关闭。