计算机网络-TCP连接的三次握手

1. ISN

• 在建立连接之初，通信双方都会各自选择一个序列号，称之为初始序列号。在建立连接时，通信双方通过 SYN 报文交换彼此的 ISN，如下图所示

2. SYN报文交换

• 其中第 2 步和第 3 步可以合并一起，这就是三次握手的过程

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3. 实例

3.1 例一

• 同步初始序列号的意义是什么，比如服务端接受了客户端的一个TCP段，TCP头部写着序号 2000。在此前，他们建立了三次握手机制，确定了客户端的ISN是200，那么下面的通信怎么展开？
  • 当客户端发送这个序列号为 2000 的 TCP 段时，服务器会将该序列号与当前预期的序列号进行比较。假设在这之前，服务器已经收到了序列号从 200 到 1999 的数据段，所以下一个预期的序列号为 2000。
  • 服务器成功接收序列号为 2000 的 TCP 段，并将其按序存储。然后，服务器会向客户端发送一个确认（ACK）消息，指示已经成功接收该 TCP 段，并期望收到下一个序列号。假设此 TCP 段的长度为 100 字节，那么 ACK 消息中的确认号（Acknowledge Number）将为 2100（2000 + 100）。
  • 客户端收到服务器的 ACK 消息后，会更新其自己的发送窗口，并根据需要发送后续的数据段。

3.2 例二

• 客户端的使用 ISN=2000 打开一个连接，服务器端使用 ISN=3000 打开一个连接，经过 3 次握手建立连接。连接建立起来以后，假定客户端向服务器发送一段数据 Welcome the server!（长度 20 Bytes），而服务器的回答数据 Thank you!（长度 10 Bytes ），试画出三次握手和数据传输阶段报文段序列号、确认号的情况。

       Client                                                  Server
         |                                                       |
         |----------- SYN(ISN=2000) --------->>>>>>>|            |
         |                                                       |
         |<<<<<<<<<-------- SYN-ACK(ISN=3000, ACK=2001) ----|    |
         |                                                       |
         |----------- ACK(ACK=3001) --------->>>>>>>|            |
         |                                                       |
         |----------- DATA(SEQ=2001, ACK=3001) --------->>>>>|   |
         |                                                       |
         |<<<<<<<<--------- ACK(SEQ=3001, ACK=2021) --------|    |
         |                                                       |
         |----------- DATA(SEQ=3001, ACK=2021) ---->>>>>>>>>|    |
         |                                                       |
         |<<<<<<<<<<<----- ACK(SEQ=2021, ACK=3011) --------|     |
         |                                                       |

4. 实际抓包过程

• 目标ip地址是180.101.50.242
• 实际抓包的过程如下图所示：
• 过滤规则如下：(ip.dst == 180.101.50.242 or ip.src == 180.101.50.242)

第一次握手

• 客户端向服务端发起请求

  • 告诉服务端自己的ISN，也就是初始序列号
  • 发送给服务端的此条消息中，Flags标志位当中的SYNbit是1，表示这是一条希望二者建立连接的请求。

• 上图中不难看出：

  • 客户端ISN: 1916984173
  • SYN比特确实已经设置为1

第二次握手

• 服务端向客户端发起请求
  • 告诉客户端，自己确实已经收到了来自客户端的请求，凭证就是能说出ACK号
  • 告诉客户端，自己的ISN，也就是初始序列号
  • 服务端发送的此条消息，其SYN比特也是1，等于告诉客户端，我们现在还处在建立连接的阶段
• 上图中不难看出
  • 确实已经收到了客户端的SYN请求了，凭据就是其ACK为 1916984173 + 1（表示在此之前的全部都收到了)
  • 服务端ISN为 1650034095
  • ACK和SYN位置都为1

第三次握手

• 客户端告诉服务端，自己已经收到了来自第二次握手的全部信息了，凭证就是其ACK号
• 上图中不难看出，确实已经收到了来自 客户端的 seq序列号了

5. 双方所处的状态