TCP连接建立及结束过程详解
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TCP连接建立及结束过程详解图示图解图例
【简介】
TCP连接是面向可靠的连接，它通过建立可靠连接实现数据的可靠传输，在应用程序中被广泛使用。由于FTP命令采用的连接就是TCP连接，下面给大家介绍一下如何使用Sniffer工具捕获FTP命令数据包，分析TCP连接建立和结束的详细过程，使大家更好地理解和详细掌握TCP连接建立的三次握手过程和四次结束的过程。
一、FTP命令数据包的捕获
1、搭建网络环境。建立一台FTP服务器，设置IP地址为：76.88.16.16。建立一台FTP 客户端，IP地址设为76.88.16.104，在其上安装Sniffer软件。将这两台设备通过集线器连接起来。
2、定义过滤器。在FTP客户端上运行Sniffer软件，进入系统，点“Monitor”－“Matrixa”，选中本机，点鼠标右健，选择“Define Filter…”，在“Define Filter…”窗口，点“Advanced”，选择IP->TCP->FTP，点“确定”，即已定义好过滤器，如图1所示。
3、捕获FTP命令数据包。首先，在Sniffer中选择“Monitor”－“Matrix”，点击“Capture”命令开始捉包。然后，在FTP客户端上进入DOS提示符下，输入“FTP 76.88.16.16”命令，输入FTP用户名和口令，登录FTP服务器，进行文件的下载，最后输入“bye”命令退出FTP程序，完成整个FTP命令操作过程。最后，点击Sniffer中的“停止捕捉”，选择“Decode”选项，完成FTP命令操作过程数据包的捕获，并显示在屏幕上。
二、TCP连接建立过程详解
图2是通过Sniffer工具捕获的FTP客户端与FTP服务器之间一个TCP连接的建立过程。从图中可以看到Sniffer首先捕获了1、2、3三行记录。其中：
第1行表示：FTP客户端76.88.16.104从1038端口向FTP服务器76.88.16.16的21端口发起一个带有SYN标志的连接请求，初始序列号SEQ＝1791872318。
第2行表示：FTP服务器76.88.16.16从21端口向FTP客户端76.88.16.104的1038端口返回一个同时带有SYN标志和ACK标志的应答包，ACK应答序列号SEQ＝1791872318＋1，SYN请求序列号SEQ＝3880988084。
第3行表示：FTP客户端76.88.16.104再向FTP服务器76.88.16.16返回一个包含ACK 标志的应答包，应答序列号SEQ＝3880988084＋1。
至此，FTP客户端和FTP服务器之间就建立了一个安全的可靠的TCP连接。TCP连接建立的三次握手过程示意图如图3所示。
三、TCP连接结束过程详解
图4是Sniffer捕获到的一个FTP客户端与FTP服务器之间一个TCP连接结束的过程。从图中可以看到在TCP连接结束的过程中Sniffer共捕获到了17、18、19、20四行记录。其中：
第17行表示：FTP服务器76.88.16.16先从21端口向FTP客户端76.88.16.104的1028端口发送一个带有FIN结束标志的连接请求，初始序列号SEQ＝1803774978。
第18行表示：FTP客户端76.88.16.104从1028端口向FTP服务器76.88.16.16的21端口返回一个包含ACK标志的应答包，应答序列号SEQ＝1803774978＋1。
第19行表示：同时，FTP客户端76.88.16.104又从1028端口向FTP服务器76.88.16.16
的21端口发送一个同时带有FIN标志和ACK标志的包，FIN序列号SEQ＝846902939，ACK SEQ＝1803774978＋1。
第20行表示：FTP服务器76.88.16.16从21端口向FTP客户端76.88.16.104的1028端口返回一个包含ACK标志的应答包，应答序列号SEQ＝846902939＋1。
至此，FTP客户端与FTP服务器之间的一个TCP连接就结束了。TCP连接结束的四次过程示意图如图5所示。
四、小结
Sniffer工具是一个功能很强的底层抓包工具，作为一名网络管理人员，应学会熟练使用本工具进行网络数据的分析，发现异常数据及时处理，不断提高网络数据分析能力和处理能力
TCP/IP详解学习笔记(10)-TCP连接的建立与中止转帖
TCP是一个面向连接的协议，所以在连接双方发送数据之前，都需要首先建立一条连接。这和前面讲到的协议完全不同。前面讲的所有协议都只是发送数据而已，大多数都不关心发送的数据是不是送到，UDP尤其明显，从编程的角度来说，UDP编程也要简单的多----UDP
都不用考虑数据分片。
书中用telnet登陆退出来解释TCP协议连接的建立和中止的过程，可以看到，TCP连接的建立可以简单的称为三次握手，而连接的中止则可以叫做四次握手。
1.连接的建立
在建立连接的时候，客户端首先向服务器申请打开某一个端口(用SYN段等于1的TCP报文)，然后服务器端发回一个ACK报文通知客户端请求报文收到，客户端收到确认报文以后再次发出确认报文确认刚才服务器端发出的确认报文（绕口么），至此，连接的建立完成。这就叫做三次握手。如果打算让双方都做好准备的话，一定要发送三次报文，而且只需要三次报文就可以了。
可以想见，如果再加上TCP的超时重传机制，那么TCP就完全可以保证一个数据包被送到目的地。
tcp三次握手图解2.结束连接
TCP有一个特别的概念叫做half-close，这个概念是说，TCP的连接是全双工（可以同时发送和接收）连接，因此在关闭连接的时候，必须关闭传和送两个方向上的连接。客户机给服务器一个FIN为1的TCP报文，然后服务器返回给客户端一个确认ACK报文，并且发送一个FIN报文，当客户机回复ACK报文后（四次握手），连接就结束了。
3.最大报文长度
在建立连接的时候，通信的双方要互相确认对方的最大报文长度(MSS)，以便通信。一般这个SYN长度是MTU减去固定IP首部和TCP首部长度。对于一个以太网，一般可以达到1 460字节。当然如果对于非本地的IP，这个MSS可能就只有536字节，而且，如果中间的传输网络的MSS更佳的小的话，这个值还会变得更小。
4.TCP的状态迁移图
书P182页给出了TCP的状态图，这是一个看起来比较复杂的状态迁移图，因为它包含了两个部分---服务器的状态迁移和客户端的状态迁移，如果从某一个角度出发来看这个图，就会清晰许多，这里面的服务器和客户端都不是绝对的，发送数据的就是客户端，接受数据的就是服务器。
4.1.客户端应用程序的状态迁移图
客户端的状态可以用如下的流程来表示：
CLOSED->SYN_SENT->ESTABLISHED->FIN_WAIT_1->FIN_WAIT_2->TIME_WAIT->CL OSED
以上流程是在程序正常的情况下应该有的流程，从书中的图中可以看到，在建立连接时，当客户端收到SYN报文的ACK以后，客户端就打开了数据交互地连接。而结束连接则通常是客户端主动结束的，客户端结束应用程序以后，需要经历FIN_WAIT_1，FIN_WAIT_2等状态，这些状态的迁移就是前面提到的结束连接的四次握手。
4.2.服务器的状态迁移图
服务器的状态可以用如下的流程来表示：
CLOSED->LISTEN->SYN收到->ESTABLISHED->CLOSE_WAIT->LAST_ACK->CLOSED
在建立连接的时候，服务器端是在第三次握手之后才进入数据交互状态，而关闭连接则是在关闭连接的第二次握手以后（注意不是第四次）。而关闭以后还要等待客户端给出最后的A CK包才能进入初始的状态。
4.3.其他状态迁移
书中的图还有一些其他的状态迁移，这些状态迁移针对服务器和客户端两方面的总结如下
LISTEN->SYN_SENT，对于这个解释就很简单了，服务器有时候也要打开连接的嘛。
SYN_SENT->SYN收到，服务器和客户端在SYN_SENT状态下如果收到SYN数据报，则都需要发送SYN的ACK数据报并把自己的状态调整到SYN收到状态，准备进入ESTABLISHE D
SYN_SENT->CLOSED，在发送超时的情况下，会返回到CLOSED状态。
SYN_收到->LISTEN，如果受到RST包，会返回到LISTEN状态。
SYN_收到->FIN_WAIT_1，这个迁移是说，可以不用到ESTABLISHED状态，而可以直接跳转到FIN_WAIT_1状态并等待关闭。
4.4.2MSL等待状态
书中给的图里面，有一个TIME_WAIT等待状态，这个状态又叫做2MSL状态，说的是在T IME_WAIT2发送了最后一个ACK数据报以后，要进入TIME_WAIT状态，这个状态是防止最后一次握手的数据报没有传送到对方那里而准备的（注意这不是四次握手，这是第四次握手的保险状态）。这个状态在很大程度上保证了双方都可以正常结束，但是，问题也来了。
由于插口的2MSL状态（插口是IP和端口对的意思，socket），使得应用程序在2MSL时间是无法再次使用同一个插口的，对于客户程序还好一些，但是对于服务程序，例如httpd，它总是要使用同一个端口来进行服务，而在2MSL时间，启动httpd就会出现错误（插口被使用）。为了避免这个错误，服务器给出了一个平静时间的概念，这是说在2MSL时间，虽然可以重新启动服务器，但是这个服务器还是要平静的等待2MSL时间的过去才能进行下一次连接。
4.5.FIN_WAIT_2状态
这就是著名的半关闭的状态了，这是在关闭连接时，客户端和服务器两次握手之后的状态。