tcp连接的描述(tcp建立连接的过程)

1、先提出一个问题， 可以不进行三次握手直接往服务端发送数据包吗？是不可以的，也是可以的；1）不可以是因为现在的TCP连接标准和规范要求传输数据前先确认两端的状态，有一端状态不OK的话，发数据包有什么用呢；2）说可以是站在网络连接的角度，像 UDP 协议；2、TCP三次握手1）标志位、随机序列号和确认序列号是在数据包的 TCP 首部里面；2）几个状态是指客户端和服务端连接过程中 socket 状态；3）第一次握手，客户端向服务端发送数据包，该数据包中 SYN 标志位为 1，还有随机生成的序列号c_seq，客户端状态改为 SYN-SENT；4）第二次握手，服务端接收到客户端发过来的数据包中 SYN 标志位为 1，就知道客户端想和自己建立连接，服务端会根据自身的情况决定是拒绝连接，或确定连接，还是丢弃该数据包；拒绝连接，会往客户端发一个数据包，该数据包中 RST 标志位为 1，客户端会报 Connection refused；丢弃客户端的数据包，超过一定时间后客户端会报 Connection timeout；确定连接时会往客户端发一个数据包，该数据包中 ACK 标志位为 1，确认序列号 ack=c_seq+1，SYN 标志位为 1，随机序列号 s_seq，状态由 LISTEN 改为 SYN-RCVD；5）第三次握手，客户端接收到数据包会做校验，校验ACK标志位和确认序列号 ack=c_seq+1，如果确定是服务端的确认数据包，改自己的状态为 ESTABLISHED，并给服务端发确认数据包；6）服务端接到客户端数据包，会校验ACK标志位和确认序列号 ack=s_seq+1，改自己的状态为 ESTABLISHED，之后就可以进行数据传输了；7）建立连接时的数据包是没有实际内容的，没有应用层的数据；8）建立连接之后发起的请求数据包，每个数据包都会封装各层协议的头部信息，标志位ACK为1，其他标志位变动；9）网络进程间的通信，一台服务器内部的进程间通信不用这样；3、TCP 连接三次握手抓包1）Socket 在 linux 系统中是一种特殊的文件，因为 linux 系统的理念就是【一切皆文件】，是系统内核级的功能；2）以上定义比较具体，可以抽象来理解，是一个内核级的用于通信的功能层，包含一组接口函数，这些函数实际就是操作 socket 文件句柄文件描述符；一个 TCP 连接由四要素【源IP、源Port、目标IP、目标Port】唯一标识，也即 socket 由这四要素唯一确定；一个 TCP 连接的建立也就是客户端、服务端创建了相对应的一对 socket，客户端和服务端之间的通信也就是这对 socket 间的通信（物理层面是网卡在发送/接收比特流数据）；3）一个服务与另一个服务建立连接，他们的端口是什么呢？客户端发出请求端口号是随机的，服务端是进程监听的端口号；2、socket 主要函数介绍1、进程通信，一个进程只有一个监听 socket，connect socket 是针对一个客户的一个连接的，有很多个； 2、connect 函数内部在发起请求前会找系统随机一个端口号； 3、连接建立后，客户端发起请求传输数据，服务端会直接交给 connect socket 处理，不会交给监听 socket 处理；4、监听 socket 在处理客户端请求时，如果此时其他客户端发请求过来，监听 socket 是没法处理的，此时系统会维护请求队列由 backlog 参数指定；全连接队列（completed connection queue）半连接队列（incomplete connection queue）Linux 内核 2.2 版本之前，backlog 的大小等于全连接队列和半连接队列之和；Linux 内核 2.2 版本之后，backlog 的大小之和全连接队列有关系：半连接队列大小由 /proc/sys/net/ipv4/tcp_max_syn_backlog 文件指定，可以开很大；全连接队列大小由 /proc/sys/net/core/somaxconn 文件和 backlog 参数指定，取两个中的最小值；tomcat acceptCount 就是配置全连接队列大小；3、socket 函数在建立连接和数据传输的大概使用情况4、TCP首部结构1）2的16次方等于 65536，所以系统中端口号的限制个数为 65536，一般1024以下端口被系统占用；2）标志位这里是 6 个，还有其他标志位的，只是这 6 个标志位常用；3）seq 序列号，ack 确认序列号，序列号在数据传输时分包用到。三次握手时 seq 序列号是随机的，没有实际意义；4）TCP 包首部后面接着的是 IP 包首部，再紧接着的是以太网包首部，其实都是加 0101010101 二进制位；几个常用标志位，首先一个标志位占一个 bit 位，只能是二进制中的 1 或 0；1）SYN，简写 S，请求标志位，用来建立连接。在TCP三次握手中收到带有该标志位的数据包，表示对方想与己方建立连接；2）ACK，简写【.】，请求确认/应答标志位，用于对对方的请求进行应答，对方收到含该标志位的数据包，会知道己方存在且可用。也会用在连接建立之后，己方发送响应数据给对方的数据包中；3）FIN，简写 F，请求断开标志位，用于断开连接。对方收到己方的含该标志位的数据包，就知道己方想与它断开连接，不再保持连接；4）RST，简写 R，请求复位标志位，因网络或己方服务原因导致有数据包丢失，己方接收到的数据包序列号与上一个数据包的序列号不衔接，那己方会发送含该标志位的数据包告诉对方，对方接收到含该标志位的数据包就知道己方要求它重新三次握手建立连接并重新发送丢失的数据包，一般断点续传会用到该标志位；还有就是如果对方发过来的数据错了，有问题，己方也会发送含该标志位的数据包；5）PSH，简写 P，推送标志位，表示收到数据包后要立即交给应用程序去处理，不应该放在缓存中，read()/write() 都有缓存区；6）URG，简写 U，紧急标志位，该标志位表示 tcp 包首部中的紧急指针域有效，督促中间层尽快处理；7）ECE，在保留位中；8）CWR，在保留位中；5、TCP 抓包1）服务端会根据自身情况，没有要处理的数据时会把第二次和第三次挥手合并成一次挥手，此时标志位 FIN=1 / ACK=1；2）MSL 是 Maximum Segment Lifetime 缩写，指数据包在网络中最大生存时间，RFC 建议是 2分钟；详细描述：1）客户端、服务端都可以主动发起断开连接；2）第一次挥手，客户端向服务端发送含 FIN=1 标志位的数据包，随机序列号 seq=m，此时客户端状态由 ESTABLISHED 变为 FIN_WAIT_1；3）第二次挥手，服务端收到含 FIN=1 标志位的数据包，就知道客户端要断开连接，服务端会向客户端发送含 ACK=1 标志位的应答数据包，确认序列号 ack=m+1，此时服务端状态由 ESTABLISHED 变为 CLOSE_WAIT；4）客户端收到含 ACK=1 标志位的应答数据包，知道服务端的可以断开的意思，此时客户端状态由 FIN_WAIT_1 变为 FIN_WAIT_2；（第一、二次挥手也只是双方交换一下意见而已）5）第三次挥手，服务端处理完剩下的数据后再次向客户端发送含 FIN=1 标志位的数据包，随机序列号 seq=n，告诉客户端现在可以真正的断开连接了，此时服务端状态由 CLOSE_WAIT 变为 LAST_ACK；6）第四次挥手，客户端收到服务端再次发送的含 FIN=1 标志位的数据包，就知道服务端处理好了可以断开连接了，但是客户端为了慎重起见，不会立马关闭连接，而是改状态，且向服务端发送含 ACK=1 标志位的应答数据包，确认序列号 ack=n+1，此时客户端状态由 FIN_WAIT_2 变为 TIME_WAIT；等待 2 个MSL时间还是未收到服务端发过来的数据，则表明服务端已经关闭连接了，客户端也会关闭连接释放资源，此时客户端状态由 TIME_WAIT 变为 CLOSED；也就是说 TIME_WAIT 状态存在时长在 1~4分钟；7）服务端收到含 ACK=1 标志位的应答数据包，知道客户端确认可以断开了，就立即关闭连接释放资源，此时服务端状态由 LAST_ACK 变为 CLOSED；SYN 洪水攻击（SYN Flood）是一种 DoS攻击（拒绝服务攻击），大概原理是伪造大量的TCP请求，服务端收到大量的第一次握手的数据包，且都会发第二次握手数据包去回应，但是因为 IP 是伪造的，一直都不会有第三次握手数据包，导致服务端存在大量的半连接，即 SYN_RCVD 状态的连接，导致半连接队列被塞满，且服务端默认会发 5 个第二次握手数据包，耗费大量 CPU 和内存资源，使得正常的连接请求进不来；

TCP 建立连接时要经过 3 次握手，在客户端向服务器发起连接时，对于服务器而言，一个完整的连接建立过程，服务器会经历 2 种 TCP 状态：SYN_REVD, ESTABELLISHED。对应也会维护两个队列：半连接队列长度由内核参数 tcp_max_syn_backlog 决定，当使用 SYN Cookie 时（就是内核参数 net.ipv4.tcp_syncookies = 1），这个参数无效，即半连接队列长度 = min(backlog, 内核参数 net.core.somaxconn，内核参数 tcp_max_syn_backlog)，半连接队列的长度肯定小于全连接队列的长度。这个公式实际上规定半连接队列长度不能超过全连接队列长度。首先，全连接满会影响半连接满。全连接满而且半连接中有一定数目处于SYN_REVD状态的连接时，没有必要再继续新的半连接，因为此时全连接已满，此时的动作是直接忽略该连接。半连接满了之后的动作是直接忽略(ignore or dropped)，此时客户端需要不断的重发SYNC进行重试，重试的参数由tcp_syn_retries决定，该参数默认是5。如果超过客户端设置的超时时间，会报连接超时异常。客户端发出SYNC之后，不响应ACK，此时造成半连接队列满，server不能再提供服务，正常的客户端一直报连接超时。为了应对该攻击，有两种办法：667399 SYNs to LISTEN sockets ignored表明已经忽略SYN次了，此时说明半连接队列满了，或者因为全连接满而影响了半连接的进行。全连接队列长度 = min(backlog, 内核参数 net.core.somaxconn)，net.core.somaxconn 默认为 128。这个很好理解，net.core.somaxconn 定义了系统级别的全连接队列最大长度，backlog 只是应用层传入的参数，不可能超过内核参数，所以 backlog 必须小于等于 net.core.somaxconn。对于 Linux 而言，基本上任意语言实现的通信框架或服务器程序在构造 socket server 时，都提供了 backlog 这个参数，因为在监听端口时，都会调用系统底层 API: int listen(int sockfd, int backlog);listen 函数中 backlog 参数的定义如下：cat /proc/sys/net/core/somaxconn或者sysctl -a | grep "net.core.somaxconn"线上机器（LINK）的运行结果如下：Recv-Q：全连连队列中数据的个数，也就是等待被accept的个数。Send-Q：全连接队列长度tomcat默认短连接，backlog（在Tomcat里面的术语是Accept count）默认100.Nginx默认是511因为Nginx是多进程模式，也就是多个进程都监听同一个端口以尽量避免上下文切换来提升性能

我们经常听到"建立TCP连接"，"服务器的连接数量有限"等，但仔细一想，连接究竟是个什么东西，是和电话一样两端连起一根线？似乎有点抽象不是么？ 1.久违的分组交换网络似乎这个概念只有在学校里学计算机网络才能接触到，但不过今天的话题其实和它离不开关系。我们知道最早的电话网络是以很容易理解的形式存在的，就是单纯的一根线加两端的设备，设备之间所沟通的所有信息都通过一根特定的电缆来回传输，如下图：这样的连接是我们特别好理解的，搭起两边的线，就是一个连接嘛！但是，我们讨论的是计算机网络！(严肃脸)，计算机网络中两个设备节点是如何通信？计算机网络采取分组交换技术，什么意思呢？就是我有【一块数据】要发给对方小苍，那我会把这【一块数据】分成N份【单位数据】，分别发出去，而每份【单位数据】走哪条路是不一定的，但是这些【单位数据】总要全部达到小苍手里，小苍再根据【单位数据】里记录的序号拼接起来，组成完整的【一块数据】。这就是分组的意思所在。2.协议和协议实现上面不小心把TCP的大体实现给说了，实际上在具体的应用中，光有大体思路是不行的，还有很多细节问题，需要两个设备之间提前约定好协议，才能协同完成通信。举个例子：A向B发了10份【单位数据】，而B其实只收到9份【单位数据】，怎么办？TCP协议大家都应该是知道的，但协议只是想法，真正起作用的是在路由节点和设备节点上的协议软件，是运行在设备上的具体执行者，它根据协议指导，对具体数据进行控制和操作。这儿就不往下展开了。认识到协议和协议软件这一点非常重要，因为连接的限制恰恰就是受软件在设备中资源分配的影响的。3.连接的真面目上面说的第一种电话网络，如果两个设备搭设了一条线，那么两个电话就一定确定对方在线，因为他俩独享一条实时存在的线。但计算机网络的连接呢？向上面的图一样(图里不深究TCP，仅仅用来说明连接大体过程)，其实他们俩并不能确保对方就是在线，只是通过几番确认，认为对方一直会在。而如果确认了对方存在，那么就会为以后的对话通讯分配内存、CPU处理时间等资源，每个设备都会在本地去维持这么一个状态，来告诉自己是有一个连接的，这些设备所花的资源和维护的状态，就是连接。而整个网络是不会记录有着一条连接的，所以说连接只是记录在各个设备的一个状态信息。那么，到现在我们知道了，连接其实并不是所谓的有一根电线连起两个设备，而是两方确认了一下对方的存在后，自己在本地记录的状态。那么下面可以讨论一下以前迷惑重重的概念了。4.为什么服务器都有连接数量的限制？这里只做讨论。我认为是有两点：物理带宽的限制，决定了一个时间段内发起连接的数据包不会超过某个数，造成了设备的链接数量的限制。维持连接需要分配内存等资源，设备的资源有限，决定了一定有个最大连接数的极限。5.待续 通过连接往外延伸的话题不少，先到此为止吧，有时间再补。

通过设置linux参数 net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30 ，可以调整如发现系统存在大量TIME_WAIT状态的连接，通过调整内核参数解决：编辑文件/etc/sysctl.conf，加入以下内容tcp 通过序列号seq记录已经发送的数据刻度，通过ack记录已经接收的数据量。seq记录的是发送的数据，ack记录的是接收的数据量。单位是字节（8bit）tcp在每次发包时都会计算往复时间及其偏差。将这个往返时间和偏差相加，重发超时时间就是比这个总和要稍大一点的值。由于最初的数据包还不知道往返时间，所以其重发超时一般设置为6s左右。在建立tcp连接时，三次握手的时候会计算mss（最大消息长度），建立连接的双方会把自己的接口能适应的mss值放到tcp首部里面发送给对方，最后取较小的那个mss。tcp窗口大小指的是无需等待确认应答而可以继续发送数据的最大值，窗口大小为4个端。即在收到确认应答之前可以发送的数据的段数。接收端没有按序列顺序收到数据端时，会不停的发送确认应答，并将当前收到的顺序出问题的数据放到缓冲区。发送端连续三次收到相同序列号的数据段时，会重新发送该段的数据。接收端在接收到遗失的数据的时候会将数据与缓冲区的数据组合，重新按顺序确定ack的序列号，继续接收数据。tcp窗口的大小是由接收端的处理能力决定的，接收端会在ack的tcp首部中将能处理的窗口大小传给发送端。拥塞窗口是限制每次发送的数据的大小，初始值是1mss，也就是慢启动。随着正常的收发的进行，拥塞窗口的值会不断的增加。但是不会超过接收端处理窗口的大小。一开始拥塞窗口每次都会翻倍的增长，在超过慢启动阈值后增长速度会减慢。增长速率=一个数据段的大小 / 拥塞窗口的大小 *一个数据段的大小超时重发时，拥塞窗口会变为1mss， 慢启动阈值为原有窗口的一半重复确认应答时，慢启动阈值为原有窗口的一半，拥塞窗口会变为慢启动阈值+3数据端，1、已发送的数据收到了ack回执2、可以发送mss大小的数据时只有以上两个数据都满足时才发送数据。会有延迟，对延迟敏感的需求可以关。1、收到2*最大端长度的数据2、最大延迟0.5s发送确认应答将tcp的确认应答和回执数据通过一个包发送。接收数据之后等待应用处理生成返回数据以后在发送回复时同时发送回执。需要开启延迟确认应答。

TCP是因特网中的传输层协议，使用三次握手协议建立连接。当主动方发出SYN连接请求后，等待对方回答 TCP的三次握手SYN+ACK，并最终对对方的 SYN 执行 ACK 确认。这种建立连接的方法可以防止产生错误的连接，TCP使用的流量控制协议是可变大小的滑动窗口协议。TCP三次握手的过程如下：客户端发送SYN（SEQ=x）报文给服务器端，进入SYN_SEND状态。服务器端收到SYN报文，回应一个SYN （SEQ=y）ACK(ACK=x+1）报文，进入SYN_RECV状态。客户端收到服务器端的SYN报文，回应一个ACK(ACK=y+1）报文，进入Established状态。 三次握手完成，TCP客户端和服务器端成功地建立连接，可以开始传输数据了。
首先纠正你一点。。不是连接方式。。是数据的交换方式。。 TCP属于分组交换方式。。
TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol) 即传输控制协议/网间协议,是一个工业标准的协议集,它是为广域网(WANs)设计的。它是由ARPANET网的研究机构发展起来的。 有时我们将TCP/IP描述为互联网协议集"Internet Protocol Suite",TCP和IP是其中的两个协议(后面将会介绍)。由于TCP和IP是大家熟悉的协议,以至于用TCP/IP或IP/TCP这个词代替了整个协议集。这尽管有点奇怪,但没有必要去争论这个习惯。例如,有时我们讨论NFS 是基于TCP/IP时,尽管它根本没用到TCP(只用到IP,和另一种交互式 协议UDP而不是TCP)。Internet是网络的集合,包括ARPANET、NSFNET、分布在各地的局域网、以及其它类型的网络,如(DDN,Defense Data Network美国国防数据网络),这些统称为Internet。所有这些大大小小的网络互联在一起。(因为大多数网络基本协议是由DDN组织开发的,所以以前有时DDN与Internet在某种意义上具有相同的含义)。网络上的用户可以互相传送信息,除一些有授权限制和安全考虑外。一般的讲,互联网协议文档案是Internet委员会自己采纳的基本标准。 TCP/IP标准与其说由委员会指定,倒不如说由"舆论"来开发的。 任何人都可以提供一个文档,以RFC(Request for Comment需求注释) 方式公布。TCP/IP的标准在一系列称为RFC的文档中公布。文档由技术专家、特别工作组、或RFC编辑修订。公布一个文档时,该文档被赋予一个RFC量,如RFC959说明FTP、RFC793说明TCP、RFC791说明IP等。 最初的RFC一直保留而从来不会被更新,如果修改了该文档,则该文档又以一个新号码公布。因此,重要的是要确认你拥有了关于某个专题的最新RFC文档。文后会列出主要的RFC文档号。不管怎样,TCP/IP是一个协议集。为应用提供一些"低级"功能,这些包括IP、TCP、UDP。其它是执行特定任务的应用协议,如计算机间传送文件、发送电子邮件、或找出谁注册到另外一台计算机。因此, 最重要的"商业"TCP/IP服务有:* 文件传送File Transfer。文件传送协议FTP(File Transfer Protocol)允许用户从一台计算机到另一台取得文件,或发送文件到另外一台计算机。从安全性方面考虑,需要用户指定一个使用其它计算机的用户名和口令。它不同与NFS(Network File System)和Netbios协议。一旦你要访问另一台 系统中的文件,任何时刻都要运行FTP。而且你只能拷贝文件到自己的机器中去来使用它。(RFC 959中关于FTP的说明)* 远程登录Remote login网络终端协议TELNET允许用户登录到网络上任一计算机上。你可启动一个远程进程连接到指定的计算机,直到进程结束,期间你所键入的内容被送到所指定的计算机。值得注意的是,这时你实际上是与你的计算机进行对话。TELENET程序使得你的计算机在整个过程中不见了,所敲的每一个字符直接送到所登录的计算机系统。一般的说,这种远程连接是通过类式拨号连接的,也就是,拨通后,远程系统提示你输入注册名和口令,退出远程系统,TELNET程序也就退出,你又与自己的计算机对话了。微电脑中的TELNET工具一般含有一个终端仿真程序。* 计算机邮件Mail允许你发送消息给其它计算机的用户。通常,人们趋向于使用指定的一台或两台计算机。计算机邮件系统只需你简单地往另一用户的邮件文件中添加信息,但随之产生问题,使用的微电脑的环境不同,还有重要的是宏(MICRO)不适合于接受计算机邮件。为了发送电子邮件,邮件软件希望连接到目的计算机,如果是微电脑,也许它已关机,或者正在运行另一个应用程序呢?出于这种原因,通常由一个较大的系统来处理这些邮件,也就是一个一直运行着的邮件服务器。邮件软件成为用户从邮件服务器取回邮件的一个界面。任何一个的TCP/IP工具提供上述这些服务。这些传统的应用功能在基于TCP/IP的网络中一直扮演非常重要的角色。目前情况有点变化,这些功能使用也发生变化,如老系统的改造,计算机的发展等,出现了各种安装版本,如:微电脑、工作站、小型机、和巨型机等。这些计算机好象在一起完成指定的任务,尽管有时看来像是只用到某个指定 的计算机,但它是通过网络得到其它计算机系统的服务。服务器Server是为网络上其它提供指定服务的系统,客户Client是得到这种服务的另外计算机系统。(值得注意的是,服务/客户机不一定是不同的计算机,有可能是同一计算机中的不同运行程序)。以下是几种目前计算机上典型的一些服务,这些服务可在TCP/IP网络上调用。* 网络文件系统(NFS)这种访问另一计算机的文件的方法非常接近于流行的FTP。网络文件系统提供磁盘或设备服务,而无需特定的网络实用程序来访问另一系统的文件。可以简单地认为它是一个外加的磁盘驱动器。这种额外"虚拟"磁盘驱动器就是其它计算机系统的磁盘。这非常有用。你只需加大几台计算机的磁盘容量,就可使网络上其他用户访问它,且不说所带来的经济效益,它还能够让几台工作的计算机共享相同的文件。它也使得系统维护和备份易如反掌,因为再不必为大量的不同机器上 的文件的升级和备份而担心。* 远程打印(Remote printing)允许你使用其它计算机上的打印机,好象这些打印机直接连到你的计算机上。* 远程执行(Remote execution)允许你请求运行在不同计算机上的特殊程序。当你在一个很小的计算机上运行一个需要大机系统资源的程序时,这时候远程执行非常有用。* 名字服务器(Name servers)在一个大的系统安装过程中,需要用到大量的各种名字,包括用户名、口令,姓名、网络地址、帐号等,管理这些是非常令人乏味的。因此将这些数据形成数据库,放到一个小系统中去,其它系统通过网络来访问这些数据。* 终端服务器(Terminal servers)很多的终端连接安装不再直接将终端连到计算机,取而代之的是,将他们连接到终端服务器上。终端服务器是一个小的计算机,它只需知道怎样运行TELNET(或其它一些完成远程登录的协议)。如果你的终端想连上去,只用键入要连的计算机名就可。通常有可能同时有几个这种连接,这时终端服务器采用快速开关技术来切换。 上述所描述的一些协议是由Berkeley, Sun,或其它组织定义的。因此,它们不是互联网协议集(Internet Protocol Suite)的一部分, 只是使用到TCP/IP的工具,如同一般的TCP/IP 应用协议。因为协议的定义不一致,并且商业支持的TCP/IP工具广泛应用,也许会把这些协议作为互联协议集中的一部分。上述列出的只是基于TCP/IP部分服务的一些简单例子,但包含了一些"主要"的应用。