TCP/IP三次握手与四次挥手详解

"TCP/IP连接过程中的三次握手与四次挥手是网络通信中TCP协议的基础。这个过程确保了数据的可靠传输，防止了各种潜在的问题。三次握手确保了双方都有能力并愿意进行通信，而四次挥手则确保了双方都确认了关闭连接的信息。在编程中，理解这些概念对于正确实现客户端和服务器之间的通信至关重要。" TCP/IP连接建立时的三次握手包括以下步骤： 1. 客户端发送SYN（同步序列编号）包给服务器，进入SYN_SENT状态，等待服务器确认。这里客户端会随机选择一个初始序列号ISN。 2. 服务器收到SYN包后，回复一个SYN+ACK包，同时也会携带自己的ISN，此时服务器进入SYN_RCVD状态。 3. 客户端收到服务器的SYN+ACK包后，再发送一个ACK（确认）包，确认服务器的ISN。客户端进入ESTABLISHED状态，表示连接已建立。当服务器收到这个ACK后，也进入ESTABLISHED状态，此时双方可以开始传输数据。 TCP/IP连接关闭时的四次挥手是因为要解决"半关闭"状态的问题，确保双方都能接收到对方不再发送数据的确认： 1. 主动关闭方发送FIN（结束）包给另一方，表明自己没有更多的数据需要发送，进入FIN_WAIT_1状态。 2. 另一方收到FIN包后，发送一个ACK包作为确认，进入CLOSE_WAIT状态，表示已经接收到了对方关闭连接的请求。 3. 另一方完成其数据发送后，也会发送FIN包给主动关闭方，进入LAST_ACK状态。 4. 主动关闭方收到FIN包后，发送ACK包确认，然后进入TIME_WAIT状态。这个状态是为了确保对方能收到最后一个ACK，等待一段时间后，连接完全关闭。 在编程中，与TCP/IP相关的函数如socket、bind、listen、accept和connect扮演着关键角色： - `socket()`函数创建一个套接字，为通信提供一个抽象接口。 - `bind()`函数将套接字绑定到特定的IP地址和端口号，服务端必须执行此操作。 - `listen()`函数设置服务器端的监听队列，准备接收客户端的连接请求。 - `accept()`函数从已完成连接队列中取出客户端的连接请求，建立一个新的套接字用于实际的数据交换。 - `connect()`函数是客户端用来发起连接请求的，它可以不绑定IP和端口，因为这些信息通常由系统自动处理。 在TCP连接管理中，`listen()`函数创建的两个队列用于处理连接请求。未完成队列存储了接收到SYN但还未收到确认的连接请求，而已完成队列则包含了已建立连接的请求。如果未完成队列达到最大容量，新的SYN请求会被重传，直到超时或者成功加入队列。对于AF_UNIX通信，超过最大连接数时，connect()会立即返回错误。 TCP的三次握手和四次挥手设计是为了保证数据传输的可靠性，避免假连接和数据丢失。在实际的网络编程中，理解和掌握这些机制能帮助开发者有效地解决连接问题，确保数据的准确无误传输。