[Linux]經典面試題 - 網路基礎 - TCP三次握手

SkyBiuBiu發表於2021-06-20
Linux面試題TCP

[Linux]經典面試題 - 網路基礎 - TCP三次握手

目錄

參考：

一、TCP報文格式

1.1 TCP報頭

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TCP的報頭有20位元組，一共160位，其中包括以下內容：

  • 源埠號（16位）：發起連線埠。
  • 目的埠號（16位）：接受連線埠。
  • 序列號（seq，32位）：
    • 如果含有同步化旗標（SYN），則此為最初的序列號；第一個資料位元的序列碼為本序列號加一。
    • 如果沒有同步化旗標（SYN），則此為第一個資料位元的序列碼。
  • 確認號（ack，32位）：僅當ACK標誌為1時有效，確認號表示期望收到的下一個位元組的序號。
  • 資料偏移（4位）：以4位元組為單位計算出的資料段開始地址的偏移值。
  • 保留（6位）：置零。
  • 識別符號（6位）：
    • URG：1，緊急指標欄位有效。
    • ACK：1，確認號欄位有效。
    • PSH：1，接收方應儘快將報文交給引用層。
    • RST：1，出現嚴重差錯，可能要重新建立TCP請求。
    • SYN：1，表示這是連線請求或是連線接受請求，用於建立連線和使順序號同步。
    • FIN：1，表示傳送方沒有資料要傳輸了，要求釋放連線。
  • 視窗（window，16位）：表示從確認號開始，本報文的傳送方可以接收的位元組數，即接受視窗
    的大小，用於流量控制。
  • 校驗和（checksum，16位）：對整個的TCP報文段，包括TCP頭部和TCP資料，以16位字進行計算所得。這是一個強制性的欄位。
  • 緊急指標（16位）：本報文段中的緊急資料的最後一個位元組的序號。

1.2 報文圖例

[Linux]經典面試題 - 網路基礎 - TCP三次握手

二、TCP三次握手

2.1 運作方式

  • TCP協議的執行可以分為三個階段：連線建立、資料傳送、連線中止。

  • 作業系統將TCP連線抽象為套接字表示的本地端點，作為程式設計介面給程式用。

  • 一對終端同時初始化一個它們之間的連線是可能的。但通常是由一端（伺服器端）開啟一個套接字（socket）然後監聽來自另一方（客戶端）的連線，這就是通常所指的被動開啟。伺服器端被被動開啟以後，客戶端就能開始建立主動開啟。

  • 伺服器端執行了listen函式後，就在伺服器上建立起兩個佇列：

    • SYN佇列：存放完成了二次握手的結果。
    • ACCEPT佇列：存放完成了三次握手的結果。

2.2 建立過程

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為了保證資料能夠到達目標，TCP採用三次握手的策略，過程如下：

  1. 客戶端向服務端傳送一個SYN包，請求一個主動開啟。該包攜帶客戶端為這個連線請求而設定的隨機數A作為訊息序列號。
  2. 服務端收到一個合法的SYN包後，把該包放入SYN佇列中；回送一個SYN/ACK。ACK的確認碼應為A+1，SYN/ACK包本身攜帶一個隨機產生的序列號B。
  3. 客戶端收到SYN/ACK包後，傳送一個ACK包，該包的序號被設定為A+1，而ACK的確認碼為B+1。

2.3 抓包分析

（待補充）

三、TCP四次揮手

3.1 斷開過程

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斷開過程如下：

  1. 主動斷開方（客戶端/服務端）-傳送一個 FIN，用來關閉主動斷開方（客戶端/服務端）到被動斷開方（客戶端/服務端）的資料傳送
  2. 被動斷開方（客戶端/服務端）-收到這個 FIN，它發回一 個 ACK，確認序號為收到的序號加1 。和 SYN 一樣，一個 FIN 將佔用一個序號
  3. 被動點開方（客戶端/服務端）-關閉與主動斷開方（客戶端/服務端）的連線，傳送一個FIN給主動斷開方（客戶端/服務端）
  4. 主動斷開方（客戶端/服務端）-發回 ACK 報文確認，並將確認序號設定為收到序號加1

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