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编程问答

大剑无锋之HTTP连接、Tcp三次握手四次挥手、Tcp状态

發(fā)布時間:2024/2/28 编程问答 21 豆豆
生活随笔 收集整理的這篇文章主要介紹了 大剑无锋之HTTP连接、Tcp三次握手四次挥手、Tcp状态 小編覺得挺不錯的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個參考.

Http請求:

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?

總的來說:

  • DNS解析
  • TCP連接
  • 發(fā)送HTTP請求
  • 服務(wù)器處理請求并返回HTTP報文
  • 瀏覽器解析渲染頁面
  • 連接結(jié)束
  • 【補充】

    ?

    三次握手和四次揮手:

    ?

    第一次握手:建立連接時,客戶端發(fā)送syn包(syn=x)到服務(wù)器,并進入SYN_SENT狀態(tài),等待服務(wù)器確認;SYN:同步序列編號(Synchronize Sequence Numbers)。

    第二次握手:服務(wù)器收到syn包,必須確認客戶的SYN(ack=x+1),同時自己也發(fā)送一個SYN包(syn=y),即SYN+ACK包,此時服務(wù)器進入SYN_RECV狀態(tài);

    第三次握手:客戶端收到服務(wù)器的SYN+ACK包,向服務(wù)器發(fā)送確認包ACK(ack=y+1),此包發(fā)送完畢,客戶端和服務(wù)器進入ESTABLISHED(TCP連接成功)狀態(tài),完成三次握手。
    ?

    保證數(shù)據(jù)安全和完整性。坦白來說就是為了雙方的接收和發(fā)送都正常。

    打個比方:A是客戶端,B是服務(wù)器端。

    A向B寄了一封信,此時A的發(fā)送和接收都不能確定正常。

    然后B收到后,回了A一封信,A收到后。此時B的接收正常,A的發(fā)送和接收正常

    此時B并不能確定自己的發(fā)送正常,所以A在給B寄一份信說道,你發(fā)的我收到了。

    直到這個時候,整個連接才是完整的。

    ?

    1)客戶端進程發(fā)出連接釋放報文,并且停止發(fā)送數(shù)據(jù)。釋放數(shù)據(jù)報文首部,FIN=1,其序列號為seq=u(等于前面已經(jīng)傳送過來的數(shù)據(jù)的最后一個字節(jié)的序號加1),此時,客戶端進入FIN-WAIT-1(終止等待1)狀態(tài)。 TCP規(guī)定,FIN報文段即使不攜帶數(shù)據(jù),也要消耗一個序號。
    2)服務(wù)器收到連接釋放報文,發(fā)出確認報文,ACK=1,ack=u+1,并且?guī)献约旱男蛄刑杝eq=v,此時,服務(wù)端就進入了CLOSE-WAIT(關(guān)閉等待)狀態(tài)。TCP服務(wù)器通知高層的應(yīng)用進程,客戶端向服務(wù)器的方向就釋放了,這時候處于半關(guān)閉狀態(tài),即客戶端已經(jīng)沒有數(shù)據(jù)要發(fā)送了,但是服務(wù)器若發(fā)送數(shù)據(jù),客戶端依然要接受。這個狀態(tài)還要持續(xù)一段時間,也就是整個CLOSE-WAIT狀態(tài)持續(xù)的時間。
    3)客戶端收到服務(wù)器的確認請求后,此時,客戶端就進入FIN-WAIT-2(終止等待2)狀態(tài),等待服務(wù)器發(fā)送連接釋放報文(在這之前還需要接受服務(wù)器發(fā)送的最后的數(shù)據(jù))。
    4)服務(wù)器將最后的數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后,就向客戶端發(fā)送連接釋放報文,FIN=1,ack=u+1,由于在半關(guān)閉狀態(tài),服務(wù)器很可能又發(fā)送了一些數(shù)據(jù),假定此時的序列號為seq=w,此時,服務(wù)器就進入了LAST-ACK(最后確認)狀態(tài),等待客戶端的確認。
    5)客戶端收到服務(wù)器的連接釋放報文后,必須發(fā)出確認,ACK=1,ack=w+1,而自己的序列號是seq=u+1,此時,客戶端就進入了TIME-WAIT(時間等待)狀態(tài)。注意此時TCP連接還沒有釋放,必須經(jīng)過2??MSL(最長報文段壽命)的時間后,當(dāng)客戶端撤銷相應(yīng)的TCB后,才進入CLOSED狀態(tài)。
    6)服務(wù)器只要收到了客戶端發(fā)出的確認,立即進入CLOSED狀態(tài)。同樣,撤銷TCB后,就結(jié)束了這次的TCP連接。可以看到,服務(wù)器結(jié)束TCP連接的時間要比客戶端早一些。
    ?

    一樣打個比方。假如說客戶端是老婆,服務(wù)器端是老公。

    然后呢,老婆說,我們離婚吧。離婚協(xié)議書。(相當(dāng)于客戶端發(fā)送關(guān)閉請求。FIN)

    老公回復(fù):再說吧。(相當(dāng)于此時服務(wù)器端工作沒有完成。ACK)

    然后老公想了想:好的我們離婚吧。老公簽字。(相當(dāng)于服務(wù)器端工作完成,同意結(jié)束。FIN)

    然后老婆說好的。老婆簽字。(相當(dāng)于客戶端接收到。ACK)

    DNS解析:

    ?

    Tcp狀態(tài)

    l? CLOSED:初始狀態(tài),表示TCP連接是“關(guān)閉著的”或“未打開的”。

    l? LISTEN?:表示服務(wù)器端的某個SOCKET處于監(jiān)聽狀態(tài),可以接受客戶端的連接。

    l? SYN_RCVD?:表示服務(wù)器接收到了來自客戶端請求連接的SYN報文。在正常情況下,這個狀態(tài)是服務(wù)器端的SOCKET在建立TCP連接時的三次握手會話過程中的一個中間狀態(tài),很短暫,基本上用netstat很難看到這種狀態(tài),除非故意寫一個監(jiān)測程序,將三次TCP握手過程中最后一個ACK報文不予發(fā)送。當(dāng)TCP連接處于此狀態(tài)時,再收到客戶端的ACK報文,它就會進入到ESTABLISHED 狀態(tài)。

    l? SYN_SENT?:這個狀態(tài)與SYN_RCVD 狀態(tài)相呼應(yīng),當(dāng)客戶端SOCKET執(zhí)行connect()進行連接時,它首先發(fā)送SYN報文,然后隨即進入到SYN_SENT 狀態(tài),并等待服務(wù)端的發(fā)送三次握手中的第2個報文。SYN_SENT 狀態(tài)表示客戶端已發(fā)送SYN報文。

    l? ESTABLISHED?:表示TCP連接已經(jīng)成功建立。

    l? FIN_WAIT_1?:這個狀態(tài)得好好解釋一下,其實FIN_WAIT_1 和FIN_WAIT_2 兩種狀態(tài)的真正含義都是表示等待對方的FIN報文。而這兩種狀態(tài)的區(qū)別是:FIN_WAIT_1狀態(tài)實際上是當(dāng)SOCKET在ESTABLISHED狀態(tài)時,它想主動關(guān)閉連接,向?qū)Ψ桨l(fā)送了FIN報文,此時該SOCKET進入到FIN_WAIT_1 狀態(tài)。而當(dāng)對方回應(yīng)ACK報文后,則進入到FIN_WAIT_2 狀態(tài)。當(dāng)然在實際的正常情況下,無論對方處于任何種情況下,都應(yīng)該馬上回應(yīng)ACK報文,所以FIN_WAIT_1 狀態(tài)一般是比較難見到的,而FIN_WAIT_2 狀態(tài)有時仍可以用netstat看到。

    l? FIN_WAIT_2?:上面已經(jīng)解釋了這種狀態(tài)的由來,實際上FIN_WAIT_2狀態(tài)下的SOCKET表示半連接,即有一方調(diào)用close()主動要求關(guān)閉連接。注意:FIN_WAIT_2 是沒有超時的(不像TIME_WAIT 狀態(tài)),這種狀態(tài)下如果對方不關(guān)閉(不配合完成4次揮手過程),那這個?FIN_WAIT_2 狀態(tài)將一直保持到系統(tǒng)重啟,越來越多的FIN_WAIT_2 狀態(tài)會導(dǎo)致內(nèi)核crash。

    l? TIME_WAIT?:表示收到了對方的FIN報文,并發(fā)送出了ACK報文。?TIME_WAIT狀態(tài)下的TCP連接會等待2*MSL(Max Segment Lifetime,最大分段生存期,指一個TCP報文在Internet上的最長生存時間。每個具體的TCP協(xié)議實現(xiàn)都必須選擇一個確定的MSL值,RFC 1122建議是2分鐘,但BSD傳統(tǒng)實現(xiàn)采用了30秒,Linux可以cat?/proc/sys/net/ipv4/tcp_fin_timeout看到本機的這個值),然后即可回到CLOSED 可用狀態(tài)了。如果FIN_WAIT_1狀態(tài)下,收到了對方同時帶FIN標(biāo)志和ACK標(biāo)志的報文時,可以直接進入到TIME_WAIT狀態(tài),而無須經(jīng)過FIN_WAIT_2狀態(tài)。(這種情況應(yīng)該就是四次揮手變成三次揮手的那種情況)

    l??CLOSING?:這種狀態(tài)在實際情況中應(yīng)該很少見,屬于一種比較罕見的例外狀態(tài)。正常情況下,當(dāng)一方發(fā)送FIN報文后,按理來說是應(yīng)該先收到(或同時收到)對方的ACK報文,再收到對方的FIN報文。但是CLOSING 狀態(tài)表示一方發(fā)送FIN報文后,并沒有收到對方的ACK報文,反而卻也收到了對方的FIN報文。什么情況下會出現(xiàn)此種情況呢?那就是當(dāng)雙方幾乎在同時close()一個SOCKET的話,就出現(xiàn)了雙方同時發(fā)送FIN報文的情況,這是就會出現(xiàn)CLOSING 狀態(tài),表示雙方都正在關(guān)閉SOCKET連接。

    l? CLOSE_WAIT?:表示正在等待關(guān)閉。怎么理解呢?當(dāng)對方close()一個SOCKET后發(fā)送FIN報文給自己,你的系統(tǒng)毫無疑問地將會回應(yīng)一個ACK報文給對方,此時TCP連接則進入到CLOSE_WAIT狀態(tài)。接下來呢,你需要檢查自己是否還有數(shù)據(jù)要發(fā)送給對方,如果沒有的話,那你也就可以close()這個SOCKET并發(fā)送FIN報文給對方,即關(guān)閉自己到對方這個方向的連接。有數(shù)據(jù)的話則看程序的策略,繼續(xù)發(fā)送或丟棄。簡單地說,當(dāng)你處于CLOSE_WAIT 狀態(tài)下,需要完成的事情是等待你去關(guān)閉連接。

    l? LAST_ACK?:當(dāng)被動關(guān)閉的一方在發(fā)送FIN報文后,等待對方的ACK報文的時候,就處于LAST_ACK 狀態(tài)。當(dāng)收到對方的ACK報文后,也就可以進入到CLOSED 可用狀態(tài)了。

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    ?常見面試題
    【問題1】為什么連接的時候是三次握手,關(guān)閉的時候卻是四次握手?

    答:因為當(dāng)Server端收到Client端的SYN連接請求報文后,可以直接發(fā)送SYN+ACK報文。其中ACK報文是用來應(yīng)答的,SYN報文是用來同步的。但是關(guān)閉連接時,當(dāng)Server端收到FIN報文時,很可能并不會立即關(guān)閉SOCKET,所以只能先回復(fù)一個ACK報文,告訴Client端,"你發(fā)的FIN報文我收到了"。只有等到我Server端所有的報文都發(fā)送完了,我才能發(fā)送FIN報文,因此不能一起發(fā)送。故需要四步握手。

    【問題2】為什么TIME_WAIT狀態(tài)需要經(jīng)過2MSL(最大報文段生存時間)才能返回到CLOSE狀態(tài)?

    答:雖然按道理,四個報文都發(fā)送完畢,我們可以直接進入CLOSE狀態(tài)了,但是我們必須假象網(wǎng)絡(luò)是不可靠的,有可以最后一個ACK丟失。所以TIME_WAIT狀態(tài)就是用來重發(fā)可能丟失的ACK報文。在Client發(fā)送出最后的ACK回復(fù),但該ACK可能丟失。Server如果沒有收到ACK,將不斷重復(fù)發(fā)送FIN片段。所以Client不能立即關(guān)閉,它必須確認Server接收到了該ACK。Client會在發(fā)送出ACK之后進入到TIME_WAIT狀態(tài)。Client會設(shè)置一個計時器,等待2MSL的時間。如果在該時間內(nèi)再次收到FIN,那么Client會重發(fā)ACK并再次等待2MSL。所謂的2MSL是兩倍的MSL(Maximum Segment Lifetime)。MSL指一個片段在網(wǎng)絡(luò)中最大的存活時間,2MSL就是一個發(fā)送和一個回復(fù)所需的最大時間。如果直到2MSL,Client都沒有再次收到FIN,那么Client推斷ACK已經(jīng)被成功接收,則結(jié)束TCP連接。

    【問題3】為什么不能用兩次握手進行連接?

    答:3次握手完成兩個重要的功能,既要雙方做好發(fā)送數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備工作(雙方都知道彼此已準(zhǔn)備好),也要允許雙方就初始序列號進行協(xié)商,這個序列號在握手過程中被發(fā)送和確認。

    ???????現(xiàn)在把三次握手改成僅需要兩次握手,死鎖是可能發(fā)生的。作為例子,考慮計算機S和C之間的通信,假定C給S發(fā)送一個連接請求分組,S收到了這個分組,并發(fā) 送了確認應(yīng)答分組。按照兩次握手的協(xié)定,S認為連接已經(jīng)成功地建立了,可以開始發(fā)送數(shù)據(jù)分組。可是,C在S的應(yīng)答分組在傳輸中被丟失的情況下,將不知道S 是否已準(zhǔn)備好,不知道S建立什么樣的序列號,C甚至懷疑S是否收到自己的連接請求分組。在這種情況下,C認為連接還未建立成功,將忽略S發(fā)來的任何數(shù)據(jù)分 組,只等待連接確認應(yīng)答分組。而S在發(fā)出的分組超時后,重復(fù)發(fā)送同樣的分組。這樣就形成了死鎖。

    【問題4】如果已經(jīng)建立了連接,但是客戶端突然出現(xiàn)故障了怎么辦?

    TCP還設(shè)有一個保活計時器,顯然,客戶端如果出現(xiàn)故障,服務(wù)器不能一直等下去,白白浪費資源。服務(wù)器每收到一次客戶端的請求后都會重新復(fù)位這個計時器,時間通常是設(shè)置為2小時,若兩小時還沒有收到客戶端的任何數(shù)據(jù),服務(wù)器就會發(fā)送一個探測報文段,以后每隔75秒鐘發(fā)送一次。若一連發(fā)送10個探測報文仍然沒反應(yīng),服務(wù)器就認為客戶端出了故障,接著就關(guān)閉連接。

    部分摘自:https://blog.csdn.net/qq_38950316/article/details/81087809

    總結(jié)

    以上是生活随笔為你收集整理的大剑无锋之HTTP连接、Tcp三次握手四次挥手、Tcp状态的全部內(nèi)容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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