三次握手的数据包长度(tcp三次握手数据包分析)

要了解三次握手&四次挥手的过程，就需要对TCP的报头以及有限状态机的概念有所了解，本文将介绍TCP报头的字段的含义，以及有限状态机各个状态的意义，最后对三次握手和四次挥手的过程做介绍 TCP（Transmission Control Protocol 传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，由IETF的RFC 793定义。在简化的计算机网络OSI模型中，它完成第四层传输层所指定的功能，用户数据报协议（UDP）是同一层内另一个重要的传输协议。在因特网协议族（Internet protocol suite）中，TCP层是位于IP层之上，应用层之下的中间层。不同主机的应用层之间经常需要可靠的、像管道一样的连接，但是IP层不提供这样的流机制，而是提供不可靠的包交换。这里将介绍TCP报头的特性以及TCP报头各个字段的含义.工作在传输层面向连接协议.全双工协议.半关闭.错误检查.将数据打包成段，排序.确认机制.数据恢复，重传.流量控制，滑动窗口.拥塞控制，慢启动和拥塞避免算法.源端口、目标端口 ：计算机上的进程要和其他进程通信是要通过计算机端口的，而一个计算机端口某个时刻只能被一个进程占用，所以通过指定源端口和目标端口，就可以知道是哪两个进程需要通信。源端口、目标端口是用16位表示的，可推算计算机的端口个数为2^16个. 序列号 ：表示本报文段所发送数据的第一个字节的编号。在TCP连接中所传送的字节流的每一个字节都会按顺序编号。由于序列号由32位表示，所以每2^32个字节，就会出现序列号回绕，再次从0 开始. 确认号 ：表示接收方期望收到发送方下一个报文段的第一个字节数据的编号。也就是告诉发送发：我希望你（指发送方）下次发送的数据的第一个字节数据的编号是这个确认号. 数据偏移 ：表示TCP报文段的首部长度，共4位，由于TCP首部包含一个长度可变的选项部分，需要指定这个TCP报文段到底有多长。它指出TCP 报文段的数据起始处距离TCP 报文段的起始处有多远。该字段的单位是32位(即4个字节为计算单位），4位二进制最大表示15，所以数据偏移也就是TCP首部最大60字节. URG ：表示本报文段中发送的数据是否包含紧急数据。后面的紧急指针字段（urgent pointer）只有当URG=1时才有效. ACK ：表示是否前面的确认号字段是否有效。ACK=1，表示有效。只有当ACK=1时，前面的确认号字段才有效。TCP规定，连接建立后，ACK必须为1,带ACK标志的TCP报文段称为确认报文段. PSH ：提示接收端应用程序应该立即从TCP接收缓冲区中读走数据，为接收后续数据腾出空间。如果为1，则表示对方应当立即把数据提交给上层应用，而不是缓存起来，如果应用程序不将接收到的数据读走，就会一直停留在TCP接收缓冲区中. RST ：如果收到一个RST=1的报文，说明与主机的连接出现了严重错误（如主机崩溃），必须释放连接，然后再重新建立连接。或者说明上次发送给主机的数据有问题，主机拒绝响应，带RST标志的TCP报文段称为复位报文段. SYN ：在建立连接时使用，用来同步序号。当SYN=1，ACK=0时，表示这是一个请求建立连接的报文段；当SYN=1，ACK=1时，表示对方同意建立连接。SYN=1，说明这是一个请求建立连接或同意建立连接的报文。只有在前两次握手中SYN才置为1，带SYN标志的TCP报文段称为同步报文段. FIN ：表示通知对方本端要关闭连接了，标记数据是否发送完毕。如果FIN=1，即告诉对方：“我的数据已经发送完毕，你可以释放连接了”，带FIN标志的TCP报文段称为结束报文段. 窗口大小 ：表示现在充许对方发送的数据量，也就是告诉对方，从本报文段的确认号开始允许对方发送的数据量. 校验和 ：提供额外的可靠性. 紧急指针 ：标记紧急数据在数据字段中的位置. 选项部分 ：其最大长度可根据TCP首部长度进行推算。TCP首部长度用4位表示，选项部分最长为：(2^4-1)*4-20=40字节常见选项 ：.最大报文段长度：MaxiumSegment Size，MSS.窗口扩大：Windows Scaling.时间戳：Timestamps.a 最大报文段长度指明自己期望对方发送TCP报文段时那个数据字段的长度。默认是536字节。数据字段的长度加上TCP首部的长度才等于整个TCP报文段的长度。MSS不宜设的太大也不宜设的太小。若选择太小，极端情况下，TCP报文段只含有1字节数据，在IP层传输的数据报的开销至少有40字节（包括TCP报文段的首部和IP数据报的首部）。这样，网络的利用率就不会超过1/41。若TCP报文段非常长，那么在IP层传输时就有可能要分解成多个短数据报片。在终点要把收到的各个短数据报片装配成原来的TCP报文段。当传输出错时还要进行重传，这些也都会使开销增大。因此MSS应尽可能大，只要在IP层传输时不需要再分片就行。在连接建立过程中，双方都把自己能够支持的MSS接入这一字段。MSS只出现在SYN报文中。即：MSS出现在SYN=1的报文段中.b 窗口扩大为了扩大窗口，由于TCP首部的窗口大小字段长度是16位，所以其表示的最大数是65535。但是随着时延和带宽比较大的通信产生（如卫星通信），需要更大的窗口来满足性能和吞吐率，所以产生了这个窗口扩大选项.c 时间戳可以用来计算RTT(往返时间)，发送方发送TCP报文时，把当前的时间值放入时间戳字段，接收方收到后发送确认报文时，把这个时间戳字段的值复制到确认报文中，当发送方收到确认报文后即可计算出RTT。也可以用来防止回绕序号PAWS，也可以说可以用来区分相同序列号的不同报文。因为序列号用32为表示，每2^32个序列号就会产生回绕，那么使用时间戳字段就很容易区分相同序列号的不同报文2.3 TCP协议PORT.传输层通过port号，确定应用层协议.Port number:. tcp ：0-65535,传输控制协议，面向连接的协议；通信前需要建立虚拟链路；结束后拆除链路.. udp ：0-65535,User Datagram Protocol，无连接的协议.. IANA :互联网数字分配机构（负责域名，数字资源，协议分配）0-1023：系统端口或特权端口(仅管理员可用) ，众所周知，永久的分配给固定的系统应用使用，22/tcp(ssh), 80/tcp(http), 443/tcp(https)1024-49151：用户端口或注册端口，但要求并不严格，分配给程序注册为某应用使用，1433/tcp(SqlServer)，1521/tcp(oracle),3306/tcp(mysql),11211/tcp/udp(memcached)49152-65535：动态端口或私有端口，客户端程序随机使用的端口其范围的定义：/proc/sys/net/ipv4/ip_local_port_range有限状态机，（英语：Finite-state machine, FSM），又称有限状态自动机，简称状态机，是表示有限个状态以及在这些状态之间的转移和动作等行为的数学模型。常见的计算机就是使用有限状态机作为计算模型的：对于内存的不同状态，CPU通过读取内存值进行计算，更新内存中的状态。CPU还通过消息总线接受外部输入设备（如键盘、鼠标）的指令，计算后更改内存中的状态，计算结果输出到外部显示设备（如显示器），以及持久化存储在硬盘。TCP协议也存在有限状态机的概念，TCP 协议的操作可以使用一个具有 11 种状态的有限状态机来表示.CLOSED 没有任何连接状态.LISTEN 侦听状态，等待来自远方TCP端口的连接请求.SYN-SENT 在发送连接请求后，等待对方确认.SYN-RECEIVED 在收到和发送一个连接请求后，等待对方确认.ESTABLISHED 代表传输连接建立，双方进入数据传送状态.FIN-WAIT-1 主动关闭,主机已发送关闭连接请求，等待对方确认.FIN-WAIT-2 主动关闭,主机已收到对方关闭传输连接确认，等待对方发送关闭传输连接请求.TIME-WAIT 完成双向传输连接关闭，等待所有分组消失.CLOSE-WAIT 被动关闭,收到对方发来的关闭连接请求，并已确认.LAST-ACK 被动关闭,等待最后一个关闭传输连接确认，并等待所有分组消失.CLOSING 双方同时尝试关闭传输连接，等待对方确认.客户端通过connect系统调用主动与服务器建立连接connect系统调用首先给服务器发送一个同步报文段，使连接转移到SYN_SENT状态。.此后connect系统调用可能因为如下两个原因失败返回：.1、如果connect连接的目标端口不存在（未被任何进程监听），或者该端口仍被处于TIME_WAIT状态的连接所占用（见后文），则服务器将给客户端发送一个复位报文段，connect调用失败。.2、如果目标端口存在，但connect在超时时间内未收到服务器的确认报文段，则connect调用失败。.connect调用失败将使连接立即返回到初始的CLOSED状态。如果客户端成功收到服务器的同步报文段和确认，则connect调用成功返回，连接转移至ESTABLISHED状态.当客户端执行主动关闭时，它将向服务器发送一个结束报文段FIN，同时连接进入FIN_WAIT_1状态。若此时客户端收到服务器专门用于确认目的的确认报文段，则连接转移至FIN_WAIT_2状态。当客户端处于FIN_WAIT_2状态时，服务器处于CLOSE_WAIT状态，这一对状态是可能发生半关闭的状态。此时如果服务器也关闭连接（发送结束报文段），则客户端将给予确认并进入TIME_WAIT状态.客户端从FIN_WAIT_1状态可能直接进入TIME_WAIT状态（不经过FIN_WAIT_2状态），前提是处于FIN_WAIT_1状态的服务器直接收到带确认信息的结束报文段（而不是先收到确认报文段，再收到结束报文段）注意，客户端先发送一个FIN给服务端，自己进入了FIN_WAIT_1状态，这时等待接收服务端的报文，该报文会有三种可能：a 只有服务端的ACK，只收到服务器的ACK，客户端会进入FIN_WAIT_2状态，后续当收到服务端的FIN时，回应发送一个ACK，会进入到TIME_WAIT状态，这个状态会持续2MSL(TCP报文段在网络中的最大生存时间,RFC 1122标准的建议值是2min).客户端等待2MSL，是为了当最后一个ACK丢失时，可以再发送一次。因为服务端在等待超时后会再发送一个FIN给客户端，进而客户端知道ACK已丢失b 只有服务端的FIN，回应一个ACK给服务端，进入CLOSING状态，然后接收到服务端的ACK时，进入TIME_WAIT状态c 同时收到服务端的ACK和FIN，直接进入TIME_WAIT状态.收到服务器ACK后，客户端处于FIN_WAIT_2状态，此时需要等待服务器发送结束报文段，才能转移至TIME_WAIT状态，否则它将一直停留在这个状态。如果不是为了在半关闭状态下继续接收数据，连接长时间地停留在FIN_WAIT_2状态并无益处。连接停留在FIN_WAIT_2状态的情况可能发生在：客户端执行半关闭后，未等服务器关闭连接就强行退出了。此时客户端连接由内核来接管，可称之为孤儿连接（和孤儿进程类似）。.Linux为了防止孤儿连接长时间存留在内核中，定义了两个内核参数：./proc/sys/net/ipv4/tcp_max_orphans 指定内核能接管的孤儿连接数目./proc/sys/net/ipv4/tcp_fin_timeout指定孤儿连接在内核中生存的时间TCP协议中的三次握手和四次挥手客户机端的三次握手和四次挥手服务器端的三次握手和四次挥手1 client 首先发送一个连接试探，此时ACK=0,表示确认号无效，SYN=1表示这是一个请求连接或连接接受报文，同时表示这个数据包不携带数据，seq=x表示此时client自己数据的初始序号是x,这时候client进入syn_sent状态，表示客户端等等服务器的回复2 server 监听到连接请求报文后，如同意建立连接，则向client发送确认，将TCP报文首部的SYN和ACK都置为1，因为client上一个请求连接的报文中seq=x,所以服务器端这次就发ack=x+1,表示服务器端希望客户端下一个报文段的第一个数据字节序号是x+1，同时表示x为止的所有数据都已经正确收到了，其中，此时服务器端发送seq=y表示server自己的初始序号是y，这时服务器进入了SYN_RCVD状态，表示服务器已经收到了客户端的请求，等待client的确认。3 client收到确认后还要再次给服务器端发送确认，同时携带要发给server的数据。ACK=1表示确认号ack=y+1有效，client这时的序号seq为x+1一旦client确认后，这个TCP连接的client 和 server 都直接进入到established状态，可以发起http请求了4.2 四次挥手详解第一次挥手：client向server，发送FIN报文段，表示关闭数据传送，此时ACK=0,seq=u,表示客户端此时数据的报文序号是u，此时，client进入FIN_WAIT_1状态，表示没有数据要传输了第二次挥手：server收到FIN报文段后进入CLOSE_WAIT状态（被动关闭），然后发送ACK确认，表示同意你关闭请求了，主机到主机的数据链路关闭，同时发送seq=v,表示此时server端的数据包字节序号是v,ack=u+1,表示希望client发送的下一个包的序号是u+1,表示确认了序号u之前的包都已经收到，客户端收到server的ACK报文后，进入FIN_WAIT_2状态第三次挥手：server等待client发送完数据，发送FIN=1，ACK=1到client请求关闭，server进入LAST_ACK状态。此时发送的seq有变化，因为上一个ACK的后server端可能又发送了一些数据，说以数据字节序号发送了变化，为w,但是ack还是保持不变第四次挥手：client收到server发送的FIN后，回复ACK确认到server，client进入TIME_WAIT状态。发送ack=w+1,表示希望服务器下个发送的报文的字节序号是w+1,确认了服务器之前发送的w字节都已经正确收到，发送seq=u+1表示当前client的字节序号是u+1.server收到client的ACK后就关闭连接了，状态为CLOSED。client等待2MSL，仍然没有收到server的回复，说明server已经正常关闭了，client关闭连接。其中，MSL（Maximum Segment Lifetime）：报文最大生存时间，是任何报文段被丢弃前在网络内的最长时间。当client回复server的FIN后，等待(2-4分钟)，即使两端的应用程序结束。TIME_WAIT状态需要经过2MSL(最大报文段生存时间)才能返回到CLOSE状态的原因是如果client直接进入CLOSED状态，由于IP协议不可靠性或网络问题，导致client最后发出的ACK报文未被server接收到，那么server在超时后继续向client重新发送FIN，而client已经关闭，那么找不到向client发送FIN的连接，server这时收到RST并把错误报告给高层，不符合TCP协议的可靠性特点。如果client直接进入CLOSED状态，而server还有数据滞留在网络中，当有一个新连接的端口和原来server的相同，那么当原来滞留的数据到达后，client认为这些数据是新连接的。等待2MSL确保本次连接所有数据消失。 当客户端等待2MSL后服务器端没有再次发送确认的报文后，client认为该次断开连接已经正常结束，client进入closed状态。四次挥手正式结束

5，6，7分别代表三次握手 第四次的递交浏览网站的http头信息是已经在开始传送数据了 ， 看后面数据包的长度也能看出来。
三次握手的包是5、6、7，5是开始， 7是结束。

TCP三次握手 TCP是主机对主机层的传输控制协议，提供可靠的连接服务，采用三次握手确认建立一个连接:位码即tcp标志位,有6种标示:SYN(synchronous建立联机) ACK(acknowledgement 确认) PSH(push传送)FIN(finish结束) RST(reset重置) URG(urgent紧急)Sequence number(顺序号码) Acknowledge number(确认号码)第一次握手：主机A发送位码为syn=1,随机产生seq number=1234567的数据包到服务器，主机B由SYN=1知道，A要求建立联机;第二次握手：主机B收到请求后要确认联机信息，向A发送acknumber=(主机A的seq+1),syn=1,ack=1,随机产生seq=7654321的包第三次握手：主机A收到后检查ack number是否正确，即第一次发送的seq number+1,以及位码ack是否为1，若正确，主机A会再发送acknumber=(主机B的seq+1),ack=1，主机B收到后确认seq值与ack=1则连接建立成功。 完成三次握手，主机A与主机B开始传送数据。
在一个月黑风高的夜晚，快要到如家酒店门口时，对面刚好走过来一位小姐姐 ，此时你向小姐姐打招呼(syn)，然后对方点头并且微笑向你招手（ack+syn），但是小姐姐有点害羞以为你在和别人打招呼，又向你做出了回应，于是乎你大声喊到美女就是我（ack）,然后你们就过上一家三口的日子！
TCP需要三次握手才能建立连接，那么为什么需要三次握手呢？

这也没有选项哇，不包括的东西有很多。TCP报文由首部和数据两部分组成。首部一般由20-60字节（Byte）构成，长度可变。其中前20B格式固定，后40B为可选。因为，TCP报文还得传给下层网络层，封装成IP包，而一个IP包最大长度为65535，同时IP包首部也包含最少20B，所以一个IP包或TCP包可以包含的数据部分最大长度为65535-20-20=65495B。TCP报文中数据部分是可选的，即TCP报文可以不包含数据（同理IP包也可以不包含数据）。不含数据的TCP报文通常是一些确认和控制信息类的报文，如TCP建立连接时的三次握手和TCP终止时的四次挥手等。1、源端口号（SourcePort）长度为16位，指明发送数据的进程。2、目的端口号（DestinationPort）长度为16位，指明目的主机接收数据的进程。3、序号（SequenceNumber）记录发送次数也称为序列号，长度为32位，序号用来标识从TCP发送端向接入端发送的数据字节流进行编号，可以理解成对字节流的计数。4、确认号（AcknowledgementNumber）长度为32位，确认号包含发送确认的一端所期望收到的下一个序号。确认号只有在ACK标志为1时才有效。5、首部长度（数据偏移）长度为4位，用于表示TCP报文首部的长度。用4位（bit）表示，十进制值就是[0,15]，一个TCP报文前20个字节是必有的，后40个字节根据情况可能有可能没有。如果TCP报文首部是20个字节，则该位应是20/4=5。6、保留位（Reserved）长度为6位，必须是0，它是为将来定义新用途保留的。给QOS预留用的7、标志（CodeBits） 长度为6位，在TCP报文中不管是握手还是挥手还是传数据等，这6位标志都很重要。

我们知道，3次握手完成两个重要的功能，既要双方做好发送数据的准备工作（双方都知道彼此已准备好），也要允许双方就初始序列号进行协商，这个序列号在握手过程中被发送和确认。 现在把三次握手改成仅需要两次握手，死锁是可能发生的。作为例子，考虑计算机A和B之间的通信，假定B给A发送一个连接请求分组，A收到了这个分组，并发送了确认应答分组。按照两次握手的协定，A认为连接已经成功地建立了，可以开始发送数据分组。可是，B在A的应答分组在传输中被丢失的情况下，将不知道A是否已准备好，不知道A建议什么样的序列号，B甚至怀疑A是否收到自己的连接请求分组。在这种情况下，B认为连接还未建立成功，将忽略A发来的任何数据分组，只等待连接确认应答分组。而A在发出的分组超时后，重复发送同样的分组。这样就形成了死锁。7-06因为IP数据报的首部的总长度字段为16bit，因此IP数据报最大长度为216-1=65535字节(即64KB)，再减去IP首部(20字节)和TCP首部(20字节)，则为TCP报文段的最多字节即65495字节。能，当要传送的数据字节长度超过TCP报文的序号字段的最大序号时，则又重新从最小序号开始循环重复使用。因为序号字段有32位长，可对4GB的数据进行编号，这样就可以保证当序号重复使用时，旧序号的数据早已在网络中消失了。7-23因为以太网对应的MTU为1500字节，减去IP首部20字节，所以以太网上传送UDP用户数据报的最大大小为1480。8192整除1480可知应当划分为6个数据包片，前5个是1480字节，最后一个792字节。片偏移字段的值分别为：0， 1480/8 = 185， 1480*2/8 = 370， 1480*3/8 = 555， 1480*4/8 = 740， 1480*5/8 = 925。7-27发送时延 = 65535*8/(1*109) 秒。往返时延 = 2*10*10-3 = 0.02ms。总时延 = 往返时延+发送时延 = 0.02052428 秒吞吐量应为：65535*8 / 总时延 = 65535*8 / 0.02052428 = 25.5 Mb/s7-28具有相同编号的报文段不应该同时在网络中传输，必须保证，当序列号循环回来重复使用的时候，具有相同序列号的报文段已经从网络中消失。现在报文段的寿命为30秒，那么在30秒的时间内发送方发送的报文段的数目不能多于255个。 255×128×8÷30=8704b/s 所以，每一条TCP连接所能达到的最高数据率为8.704Kb/s。7-29264(字节)*8(位/字节)/(75*1012(b/s)) = 1967652.7(s) = 22.77(天)7-30一个TCP连接下面使用256kbit/s的链路，其端到端时延为128ms。经测试，发现吞吐量只有120kbit/s。试问发送窗口是多少？答：设发送窗口为X字节，假定一次最大发送量等于窗口值，那么，每发送一次都得停下来等待得到本窗口的确认，以得到新的发送许可，这样发送时延为8*x/(256*103) 秒。往返时延 = 128*2 = 256ms。总时延 = 往返时延+发送时延 = 256*10-3+8*X/(256*103) 秒吞吐量应为：8*X/总时延 = 8*X / (256*10-3+8*X/(256*103)) = 120*103所以：X = 7228 字节7-31传播时延 = 20 (km) / 200 (km/ms) = 0.1ms往返时延 = 2*传播时延 = 0.2ms发送时延 = 往返时延 = 0.2ms 发送速率 = 1*103*8 / (0.2*10-3) = 40*106 = 40Mb/s
客户A与服务器B建立连接。 三次握手主要是为了防止已失效的连接请求报文段突然又传送到了B，因而产生错误。“已失效的连接请求报文段”是这样产生的：1.考虑一种正常情况。A发出连接请求，但因连接请求报文丢失而未收到确认。于是A再重传一次连接请求。后来收到了确认，建立的连接。数据传输完毕后，就释放了连接。A共发送了两个连接请求报文段，其中第一个丢失，第二个到达了B。没有“已失效的连接请求报文段”。2.假定现出现了一种异常情况。A发出的第一个连接请求报文段没有丢失，而是在某些网络节点长时间滞留了，以致厌恶到连接释放以后的某个时间才到达B.但B受到此失效的连接请求报文段后，就误认为是A又发出一次新的连接请求。于是就向A发出确认报文段，同意建立连接。但其实A并没有发出新的连接请求，因此不回理睬B的确认，也不会像B发送数据。而B却以为新的运输链接已经建立了，并一直等待A发来数据。B的许多资源就这样白白浪费了。因此，采用三次握手的办法可以防止上述现象的发生。例如在刚才的情况下，A不会向B的确认发出确认。B由于收不到确认，就知道A并没有要求连接。 希望可以帮到你！