TCP數據報構造以及三次握手（圖解）

TCP（Transmission Control Protocol，傳輸掌握協定）是一種面向銜接的、牢靠的、基于字撙節的通訊協定，數據在傳輸前要樹立銜接，傳輸終了后還要斷開銜接。
客戶端在收發數據前要運用 connect() 函數和效勞器樹立銜接。樹立銜接的目標是包管IP地址、端口、物理鏈路等準確無誤，為數據的傳輸開拓通道。
TCP樹立銜接時要傳輸三個數據包，俗稱三次握手（Three-way Handshaking）。可以抽象的比方為下面的對話：

• [Shake 1] 套接字A：“你好，套接字B，我這里無數據要傳送給你，樹立銜接吧。”

• [Shake 2] 套接字B：“好的，我這邊已預備停當。”

• [Shake 3] 套接字A：“感謝你受理我的懇求。”

TCP數據報構造

我們先來看一下TCP數據報的構造：

帶暗影的幾個字段需求重點闡明一下：
1) 序號：Seq（Sequence Number）序號占32位，用來標識從盤算機A發送到盤算機B的數據包的序號，盤算機發送數據時對此停止標志。
2) 確認號：Ack（Acknowledge Number）確認號占32位，客戶端和效勞器端都可以發送，Ack = Seq + 1。
3) 標記位：每一個標記位占用1Bit，共有6個，辨別為 URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN，詳細寄義如下：

• URG：緊迫指針（urgent pointer）無效。

• ACK：確認序號無效。

• PSH：接納方應當盡快將這個報文交給使用層。

• RST：重置銜接。

• SYN：樹立一個新銜接。

• FIN：斷開一個銜接。

對英文字母縮寫的總結：Seq 是 Sequence 的縮寫，表現序列；Ack(ACK) 是 Acknowledge 的縮寫，表現確認；SYN 是 Synchronous 的縮寫，情愿是“同步的”，這里表現樹立同步銜接；FIN 是 Finish 的縮寫，表現完成。

銜接的樹立（三次握手）

運用 connect() 樹立銜接時，客戶端和效勞器端會互相發送三個數據包，請看下圖：

客戶端挪用 socket() 函數創立套接字后，由于沒有樹立銜接，所以套接字處于CLOSED形態；效勞器端挪用 listen() 函數后，套接字進入LISTEN形態，開端監聽客戶端懇求。
這個時分，客戶端開端提議懇求：
1) 當客戶端挪用 connect() 函數后，TCP協定會組建一個數據包，并設置 SYN 標記位，表現該數據包是用來樹立同步銜接的。同時生成一個隨機數字 1000，填充“序號（Seq）”字段，表現該數據包的序號。完成這些任務，開端向效勞器端發送數據包，客戶端就進入了SYN-SEND形態。
2) 效勞器端收到數據包，檢測到曾經設置了 SYN 標記位，就曉得這是客戶端發來的樹立銜接的“懇求包”。效勞器端也會組建一個數據包，并設置 SYN 和 ACK 標記位，SYN 表現該數據包用來樹立銜接，ACK 用來確認收到了方才客戶端發送的數據包。
效勞器生成一個隨機數 2000，填充“序號（Seq）”字段。2000 和客戶端數據包沒有關系。
效勞器將客戶端數據包序號（1000）加1，失掉1001，并用這個數字填充“確認號（Ack）”字段。
效勞器將數據包收回，進入SYN-RECV形態。
3) 客戶端收到數據包，檢測到曾經設置了 SYN 和 ACK 標記位，就曉得這是效勞器發來的“確認包”。客戶端會檢測“確認號（Ack）”字段，看它的值能否為 1000+1，假如是就闡明銜接樹立勝利。
接下來，客戶端會持續組建數據包，并設置 ACK 標記位，表現客戶正直確接納了效勞器發來的“確認包”。同時，將方才效勞器發來的數據包序號（2000）加1，失掉 2001，并用這個數字來填充“確認號（Ack）”字段。
客戶端將數據包收回，進入ESTABLISED形態，表現銜接曾經勝利樹立。
4) 效勞器端收到數據包，檢測到曾經設置了 ACK 標記位，就曉得這是客戶端發來的“確認包”。效勞器會檢測“確認號（Ack）”字段，看它的值能否為 2000+1，假如是就闡明銜接樹立勝利，效勞器進入ESTABLISED形態。
至此，客戶端和效勞器都進入了ESTABLISED形態，銜接樹立勝利，接下來就可以收發數據了。

最初的闡明

三次握手的癥結是要確認對方收到了本人的數據包，這個目的就是經過“確認號（Ack）”字段完成的。盤算時機記載下本人發送的數據包序號 Seq，待收到對方的數據包后，檢測“確認號（Ack）”字段，看Ack = Seq + 1能否成立，假如成立闡明對樸直確收到了本人的數據包。