TCP协议详解：三次握手与连接管理

"TCP三次握手是TCP协议中建立连接的关键步骤，确保了通信的可靠性。" 在计算机网络领域，TCP（Transmission Control Protocol）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。TCP协议在运输层工作，它的任务是提供一种可靠的、端到端的数据传输服务，使得应用层的进程之间能够进行高效、准确的数据交换。 TCP协议的特点主要包括： 1. 面向连接：在两个进程之间传输数据之前，TCP必须先建立一个连接。这个过程就像打电话前需要先拨号建立连接一样。TCP连接由源IP地址、源端口号和目的IP地址、目的端口号唯一标识。 2. 可靠传输：TCP通过序列号和确认应答机制保证数据的无差错、不丢失、不重复，并按正确的顺序到达。如果数据包在网络中丢失或损坏，TCP会重新发送。 3. 双向通信：TCP连接允许通信的两端同时发送和接收数据，如同电话通话中双方可以同时说话。 4. 面向字节流：TCP将应用程序提交的数据视为字节流进行传输，而不是独立的数据包。这意味着TCP可能会对原始数据进行拆分或重组，以适应网络条件。 TCP报文结构分为首部和数据部分。首部通常包含20个字节的基本字段，以及可选的扩展字段，用于控制和描述数据传输的各种属性。固定部分的主要字段包括： - 源端口和目的端口：标识发送方和接收方的应用进程。 - 序列号：用于标识每个字节的数据流，并在接收端进行重组。 - 确认号：接收端期望收到的下一个字节的序列号，用于确认接收到的数据。 - 数据偏移：指示TCP首部的长度，因为首部可能包含可选字段。 - 标志位：如SYN（同步序列编号）用于建立连接，ACK（确认）用于确认接收，FIN（结束）用于关闭连接等。 - 窗口大小：表示接收方当前能接收的数据量，用于流量控制。 - 校验和：用于检查数据的完整性。 - 紧急指针：在紧急模式下，指出紧急数据的末尾位置。 TCP三次握手的过程如下： 1. 第一次握手：客户端发送一个带有SYN标志的TCP报文到服务器，请求建立连接。此时，客户端进入SYN_SENT状态，等待服务器确认。 2. 第二次握手：服务器收到SYN报文后，会以自己的SYN报文作为应答，并附上确认号（客户端的序列号加1），同时服务器也会进入SYN_RECEIVED状态。 3. 第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK报文后，还需再发送一个确认报文（ACK），确认号为服务器序列号加1，此时客户端和服务器都进入ESTABLISHED状态，完成连接。 通过三次握手，TCP确保了双方都有能力接收和发送数据，从而保证了连接的可靠性。这个过程防止了“半开连接”问题，即一方认为连接已建立，而另一方却未收到连接请求的情况。