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【HTTP原理】TCP/IP三次握手和四次挥手

简介: HTTP连接 HTTP协议即超文本传送协议(Hypertext Transfer Protocol),是web联网的基础,也是手机联网常用的协议之一,http协议是建立在TCP协议之上的一种应用。 HTTP连接最显著的特点是客户每次发送的请求都需要服务器端回送响应,在请求结束后,会主动释放连接。
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HTTP连接

HTTP协议即超文本传送协议(Hypertext Transfer Protocol),是web联网的基础,也是手机联网常用的协议之一,http协议是建立在TCP协议之上的一种应用。
HTTP连接最显著的特点是客户每次发送的请求都需要服务器端回送响应,在请求结束后,会主动释放连接。从建立连接到关闭连接的过程称为“一次连接”。

  • 在HTTP 1.0中,客户端的每次请求都要建立一次单独的连接,在处理完本次请求后,就自动释放连接。
  • 在HTTP 1.1中可以在一次连接中处理多个请求,并且多个请求可以重叠进行,不需要等待一个请求结束后再发送下一个请求。
    由于HTTP在每次请求结束后都会主动释放连接,因此HTPP连接是一种“短连接”,要保持客户端程序的在线状态,需要不断的向服务器发起连接请求。通常的做法是即使不需要获取任何数据,客户端也保持每隔一段固定的时间向服务器发送一次“保持连接”的请求,服务器在收到该请求后对客户端进行回复,表明知道客户端在线。若服务器长时间无法收到客户端的请求,则认为客户端已下线,若客户端长时间无法收到服务器的回复,则认为网络已经断开。

    TCP特性

  • TCP提供一种面向连接的、可靠的字节流服务。
  • 在一个TCP连接中,仅有两方进行彼此通信。TCP不能用于广播和多播。
  • TCP使用校验和、确认和重传机制来保证传输的可靠性。
  • TCP给数据分节进行排序,并使用累积确认保证数据的顺序不变和非重复。
  • TCP使用滑动窗口机制来实现流量控制,通过动态改变窗口的大小进行拥塞控制。

TCP协议如何保证传输的可靠性

  • 确认和重传:接收方收到报文就会确认,发送方发送一段时间后没有收到确认就会重传。
  • 数据校验:TCP报文头有检验和,用于校验报文是否损坏。
  • 数据合理分片和排序:TCP会按最大传输单元(MTU)合理分片,接收方会缓存未按序到达的数据,重新排序后交给应用。
  • 流量控制:当接收方来不及处理发送方的数据,能通过滑动窗口,提示发送方降低发送的速率,防止包丢失。
  • 拥塞控制:当网络拥塞时,通过拥塞窗口,减少数据的发送,防止包丢失。

    三次握手

    建立一个TCP连接时,需要客户端和服务器端总共发送3个包。
    三次握手的目的是连接服务器指定端口,建立TCP连接,并同步连接双方的序列号和确认号,交换TCP窗口大小信息。在socket编程中,客户端执行connect()时将触发三次握手。

  • 第一次握手(SYN=1,seq=x):
    客户端发送一个TCP的SYN标志位置1的包,指明客户端打算连接的服务器的端口,以及初始序号X,保存在包头的序列号(Sequence Number)字段里。

  • 第二次握手(SYN=1,ACK=1,seq=y,ACKnum=x+1):
    服务器发回确认包(ACK)应答。即SYN标志位和ACK标志位均为1。服务器端选择自己的ISN序列号,放在seq域里,同时将确认序号(Acknowledgement Number)设置为客户的ISN加1,即X+1。发送完毕后,服务器端进入SYN_RCVD状态。

  • 第三次握手(ACK=1,ACKnum=y+1):
    客户端再次发送确认包(ACK),SYN标志位为0,ACK标志位为1,并且把服务器发来ACK的序号字段+1,放在确定字段中发送给对方,并且在数据段放写ISN的+1。
    发送完毕后,客户端进入ESTABLISHED状态,当服务器端收到这个包时,也进入ESTABLISHED状态,TCP握手结束,TCP连接建立完成。

  • 三次握手过程图:
    img_4908caf15980c54edb531d8bf50fb65b.png

四次挥手

释放一个TCP连接,需要客户端和服务器总共发送4个包。客户端和服务器端均可主动发起挥手动作。在socket编程中,任何一方执行close()操作即可产生挥手操作。

  • 第一次挥手(FIN=1,seq=x):
    假设客户端想要关闭连接,客户端发送一个FIN标志位置为1的包,表示自己已经没有数据可以发送了,但是仍然可以接收数据。
    发送完毕之后,客户端进入FIN_WAIT_1状态。

  • 第二次挥手(ACK=1,ACKnum=x+1):
    服务器端确认客户端的FIN包,发送一个确认包,表明自己接收到了客户端关闭连接的请求,但还没有准备好关闭连接。
    发送完毕后,服务器端进入CLOSE_WAIT状态,客户端接收到这个确认包之后进入FIN_WAIT_2状态,等待服务器端关闭连接。

  • 第三次挥手(FIN=1,seq=y):
    服务器端准备好关闭连接时,向客户端发送结束连接请求,FIN置为1。
    发送完毕后,服务器端进入LAST_ACK状态,等待来自客户端的最后一个ACK。

  • 第四次挥手(ACK=1,ACKnum=y+1):
    客户端接收到来自服务器的端的关闭请求,发送一个确认包,并进入TIME_WAIT状态,等待可能出现的要重传的ACK包。
    服务器端接收到这个确认包之后,关闭连接,进入CLOSED状态。
    客户端等待了某个固定时间(两个最大段生命周期,2MSL,2Maximum Segment Lifetime)之后,没有收到服务器端的ACK,认为服务器端已经正常关闭连接,于是自己也关闭连接,进入CLOSED状态。

  • 四次挥手过程图:
    img_982e17a3dba88e42a9accfab0aca1ef2.png

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