对TCP连接的深入理解

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，广泛应用于互联网通信中。TCP通过三次握手建立连接，确保两端之间的通信可靠。下面是对TCP连接的深入理解和其各个阶段的详细解析。 **TCP报文段（Segment）** 在TCP中，数据被分成称为报文段的数据单元，每个报文段包含源端口号、目的端口号、序列号、确认号、数据偏移、保留、紧急指针、标志、窗口大小、校验和、 urg_prt、ack_num、seq_num等字段，这些字段帮助TCP实现可靠传输。 **三次握手（Three-Way Handshake）** 1. **SYN阶段**：客户端（通常是应用的用户）发送一个SYN报文段，其中包含一个初始序列号(ISN)。这个报文段被称为SYN段，标记SYN位为1，序列号设为ISN，进入SYN_SEND状态。 2. **SYN+ACK阶段**：服务器接收到SYN报文后，回应一个SYN报文和一个ACK报文。SYN报文有自己的ISN，确认号为客户端ISN加1，表明服务器已收到客户端的SYN。服务器进入SYN_RECEIVED状态。 3. **ACK阶段**：客户端收到服务器的SYN+ACK报文后，发送一个纯ACK报文，确认号设为服务器ISN加1，客户端进入ESTABLISHED状态。服务器接收到此ACK后，也进入ESTABLISHED状态，此时连接建立成功。 **TCP连接状态** - **LISTEN**：服务器等待来自任何远程TCP端口的连接请求。 - **SYN_SENT**：客户端发送连接请求后，等待服务器的响应。 - **SYN_RECEIVED**：服务器发送连接请求并收到匹配的连接请求，等待确认。 - **ESTABLISHED**：连接已建立，数据传输可以开始。 - **FIN_WAIT_1**：等待远程TCP的连接终止请求，或等待之前发送的终止请求的确认。 - **FIN_WAIT_2**：等待远程TCP的连接终止请求。 - **CLOSE_WAIT**：等待本地用户（本地进程）的连接终止请求。 - **CLOSING**：等待远程TCP的连接终止请求确认。 - **LAST_ACK**：等待先前发送给远程TCP的连接终止请求的确认。 - **TIME_WAIT**：等待足够的时间以确保远程TCP收到连接终止请求的确认。 - **CLOSED**：连接关闭，无活动状态。 **连接的关闭（四次挥手）** 1. **FIN阶段**：客户端发送FIN报文，进入FIN_WAIT_1状态，请求断开连接。 2. **ACK阶段**：服务器收到FIN报文后，发送ACK报文，进入CLOSE_WAIT状态，确认客户端的关闭请求。 3. **FIN阶段**：服务器等待本地应用进程的关闭指令，发送FIN报文，进入LAST_ACK状态。 4. **ACK阶段**：客户端收到服务器的FIN报文，发送ACK报文，进入TIME_WAIT状态，等待服务器的ACK确认。服务器收到ACK后，关闭连接。客户端等待一段时间确保服务器收到ACK后，也关闭连接。 **TCP并发量检查** 可以通过`netstat`命令查看TCP连接的状态，例如`netstat -n | awk '/^tcp/ {++S[$NF]} END {for(a in S) print a, S[a]}'`，可以统计各状态的连接数。 **TCP与UDP的区别** TCP提供面向连接的服务，确保数据的可靠传输，而UDP是无连接的，不保证数据的可靠性。TCP适合需要高可靠性的应用，如HTTP、FTP、SMTP等，而UDP适合实时性要求高的应用，如DNS、VoIP、在线游戏等。 TCP通过复杂的机制确保了数据的可靠传输，包括序列号、确认号、重传、流量控制、拥塞控制等。这些机制使得TCP成为互联网上不可或缺的通信协议。