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透過 TCP/IP 進行三向交握的說明

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本文討論 TCP (傳輸控制通訊協定) 啟動或結束 TCP 連線時，用戶端與伺服器之間的三向交握程式。

原始 KB 編號： 172983

摘要

本文適用於熟悉傳輸控制通訊協定/因特網通訊協定 (TCP/IP) 的物件。 它會討論啟動或結束 TCP 連線時，用戶端與伺服器之間的 TCP 三向交握程式。

其他相關資訊

TCP/IP 傳輸通訊協定的 TCP 層級是以連線為導向。 以連線為導向表示在傳輸任何數據之前，必須先取得並認可可靠的連線。 TCP 層級數據傳輸、連線建立和聯機終止會維護控管整個進程的特定控制參數。 控制位如下所示：

：緊急指標欄位
ACK：通知欄位有效
PSH：Push 函式
RST：重設連線
SYN：同步處理序號
FIN：沒有來自發件者的數據

有兩種情況會進行三向交握：

  • 建立使用中開啟) (連線

  • 在使用中關閉 (結束連線)

下列範例資訊是從網路監視器擷取取得。 網路監視器是可從 Microsoft Systems Management Server 取得的通訊協定分析器。

建立連線

下列順序顯示正在建立 TCP 連線的程式：

畫面 1：

如您在第一個畫面格中所見，用戶端 NTW3 會傳送 SYN 區段 (TCP ....S.) 。 這是要求伺服器同步處理序號。 它會指定其初始序號 (ISN) 。 IS 會遞增 1 (8221821+1=8221822) ，並傳送至伺服器。 若要啟動連線，用戶端和伺服器必須同步處理彼此的序號。 另外還有一個選項可設定 MSS (最大區段大小) ，其由長度 (len：4) 所定義。 此選項會傳達寄件者想要接收的 MSS。 通知欄位 (認可：0) 設為零，因為它是三向交握的第一個部分。


1 2.0785 NTW3 --> BDC3 TCP ....S., len: 4, seq: 8221822-8221825, ack: 0,
win: 8192, src: 1037 dst: 139 (NBT Session) NTW3 --> BDC3 IP

TCP: ....S., len: 4, seq: 8221822-8221825, ack: 0, win: 8192, src: 1037
dst: 139 (NBT Session)

TCP: Source Port = 0x040D
 TCP: Destination Port = NETBIOS Session Service
 TCP: Sequence Number = 8221822 (0x7D747E)
 TCP: Acknowledgement Number = 0 (0x0)
 TCP: Data Offset = 24 (0x18)
 TCP: Reserved = 0 (0x0000)
 TCP: Flags = 0x02 : ....S.

TCP: ..0..... = No urgent data
 TCP: ...0.... = Acknowledgement field not significant
 TCP: ....0... = No Push function
 TCP: .....0.. = No Reset
 TCP: ......1. = Synchronize sequence numbers
 TCP: .......0 = No Fin

TCP: Window = 8192 (0x2000)
 TCP: Checksum = 0xF213
 TCP: Urgent Pointer = 0 (0x0)
 TCP: Options

TCP: Option Kind (Maximum Segment Size) = 2 (0x2)
 TCP: Option Length = 4 (0x4)
 TCP: Option Value = 1460 (0x5B4)

TCP: Frame Padding

00000: 02 60 8C 9E 18 8B 02 60 8C 3B 85 C1 08 00 45 00 .`.....`.;....E.
00010: 00 2C 0D 01 40 00 80 06 E1 4B 83 6B 02 D6 83 6B .,..@....K.k...k
00020: 02 D3 04 0D 00 8B 00 7D 74 7E 00 00 00 00 60 02 .......}t~....`.
00030: 20 00 F2 13 00 00 02 04 05 B4 20 20 .........

畫面 2：

如您在第二個畫面格中所見，伺服器 BDC3 會傳送 ACK 和 SYN 區段 (TCP .A..S.) 。 在此區段中，伺服器認可用戶端的同步處理要求。 同時，伺服器也會將其要求傳送至用戶端，以同步處理其序號。 此區段有一個主要差異。 伺服器會將通知號碼 (8221823) 傳送到用戶端。 通知只是向客戶端證明 ACK 是用戶端起始之 SYN 特有的。 認可用戶端要求的程式可讓伺服器將用戶端的序號遞增 1，並使用它作為其通知號碼。


2 2.0786 BDC3 --> NTW3 TCP .A..S., len: 4, seq: 1109645-1109648, ack:
8221823, win: 8760, src: 139 (NBT Session) dst: 1037 BDC3 --> NTW3 IP

TCP: .A..S., len: 4, seq: 1109645-1109648, ack: 8221823, win: 8760,
src: 139 (NBT Session) dst: 1037

TCP: Source Port = NETBIOS Session Service
 TCP: Destination Port = 0x040D
 TCP: Sequence Number = 1109645 (0x10EE8D)
 TCP: Acknowledgement Number = 8221823 (0x7D747F)
 TCP: Data Offset = 24 (0x18)
 TCP: Reserved = 0 (0x0000)
 TCP: Flags = 0x12 : .A..S.

TCP: ..0..... = No urgent data
 TCP: ...1.... = Acknowledgement field significant
 TCP: ....0... = No Push function
 TCP: .....0.. = No Reset
 TCP: ......1. = Synchronize sequence numbers
 TCP: .......0 = No Fin

TCP: Window = 8760 (0x2238)
 TCP: Checksum = 0x012D
 TCP: Urgent Pointer = 0 (0x0)
 TCP: Options

TCP: Option Kind (Maximum Segment Size) = 2 (0x2)
 TCP: Option Length = 4 (0x4)
 TCP: Option Value = 1460 (0x5B4)

TCP: Frame Padding

00000: 02 60 8C 3B 85 C1 02 60 8C 9E 18 8B 08 00 45 00 .`.;...`......E.
00010: 00 2C 5B 00 40 00 80 06 93 4C 83 6B 02 D3 83 6B .,[.@....L.k...k
00020: 02 D6 00 8B 04 0D 00 10 EE 8D 00 7D 74 7F 60 12 ...........}t`.
00030: 22 38 01 2D 00 00 02 04 05 B4 20 20 "8.-......

畫面 3：

如您在第三個畫面格中所見，用戶端會傳送 ACK 區段 (TCP .A....) 。 在此區段中，客戶端認可來自伺服器的同步處理要求。 用戶端會使用伺服器在提供通知號碼時實作的相同演算法。 用戶端對伺服器同步處理要求的認可，會完成建立可靠連線和三向交握的程式。


3 2.787 NTW3 --> BDC3 TCP .A...., len: 0, seq: 8221823-8221823, ack:
1109646, win: 8760, src: 1037 dst: 139 (NBT Session) NTW3 --> BDC3 IP

TCP: .A...., len: 0, seq: 8221823-8221823, ack: 1109646, win: 8760,
src: 1037 dst: 139 (NBT Session)

TCP: Source Port = 0x040D
 TCP: Destination Port = NETBIOS Session Service
 TCP: Sequence Number = 8221823 (0x7D747F)
 TCP: Acknowledgement Number = 1109646 (0x10EE8E)
 TCP: Data Offset = 20 (0x14)
 TCP: Reserved = 0 (0x0000)
 TCP: Flags = 0x10 : .A....

TCP: ..0..... = No urgent data
 TCP: ...1.... = Acknowledgement field significant
 TCP: ....0... = No Push function
 TCP: .....0.. = No Reset
 TCP: ......0. = No Synchronize
 TCP: .......0 = No Fin

TCP: Window = 8760 (0x2238)
 TCP: Checksum = 0x18EA
 TCP: Urgent Pointer = 0 (0x0)
 TCP: Frame Padding

00000: 02 60 8C 9E 18 8B 02 60 8C 3B 85 C1 08 00 45 00 .`.....`.;....E.
00010: 00 28 0E 01 40 00 80 06 E0 4F 83 6B 02 D6 83 6B .(..@....O.k...k
00020: 02 D3 04 0D 00 8B 00 7D 74 7F 00 10 EE 8E 50 10 .......}t....P.
00030: 22 38 18 EA 00 00 20 20 20 20 20 20 "8....

結束連線

雖然三向交握只需要透過網路媒體傳輸三個封包，但此可靠連線的終止需要傳輸四個封包。 因為 TCP 連線是全雙工 (數據可以與其他) 無關的每個方向流動，所以每個方向都必須獨立終止。

畫面 4：

在此畫面格會話中，您會看到用戶端傳送隨附於 ACK () TCP .A...F 的 FIN。 此區段有兩個基本函式。 首先，設定 FIN 參數時，它會通知伺服器沒有要傳送的數據。 其次，ACK 對於識別其已建立的特定連線至關重要。


4 16.0279 NTW3 --> BDC3 TCP .A...F, len: 0, seq: 8221823-8221823,
ack:3462835714, win: 8760, src: 2337 dst: 139 (NBT Session) NTW3 --> BDC3
IP

TCP: .A...F, len: 0, seq: 8221823-8221823, ack: 1109646, win: 8760, src:
1037 dst: 139 (NBT Session)

TCP: Source Port = 0x040D
 TCP: Destination Port = NETBIOS Session Service
 TCP: Sequence Number = 8221823 (0x7D747F)
 TCP: Acknowledgement Number = 1109646 (0x10EE8E)
 TCP: Data Offset = 20 (0x14)
 TCP: Reserved = 0 (0x0000)
 TCP: Flags = 0x11 : .A...F

TCP: ..0..... = No urgent data
 TCP: ...1.... = Acknowledgement field significant
 TCP: ....0... = No Push function
 TCP: .....0.. = No Reset
 TCP: ......0. = No Synchronize
 TCP: .......1 = No more data from sender

TCP: Window = 8760 (0x2238)
 TCP: Checksum = 0x236C
 TCP: Urgent Pointer = 0 (0x0)

00000: 00 20 AF 47 93 58 00 A0 C9 22 F5 39 08 00 45 00 . .G.X...".9..E.
00010: 00 28 9B F5 40 00 80 06 21 4A C0 5E DE 7B C0 5E .(..@...!J.^.{.^
00020: DE 57 09 21 05 48 0B 20 96 AC CE 66 AE 02 50 11 .W.!.H. ...f..P.
00030: 22 38 23 6C 00 00 "8#l..

畫面 5：

在此畫面中，除了認可從用戶端傳輸之 FIN 的伺服器以外，您不會看到任何特殊內容。


5 16.0281 BDC3 --> NTW3 TCP .A...., len: 0, seq: 1109646-1109646,
ack: 8221824, win:28672, src: 139 dst: 2337 (NBT Session) BDC3 --> NTW3
IP

TCP: .A...., len: 0, seq: 1109646-1109646, ack: 8221824, win:28672, src:
139 dst: 2337 (NBT Session)

TCP: Source Port = 0x040D
 TCP: Destination Port = NETBIOS Session Service
 TCP: Sequence Number = 1109646 (0x10EE8E)
 TCP: Acknowledgement Number = 8221824 (0x7D7480)
 TCP: Data Offset = 20 (0x14)
 TCP: Reserved = 0 (0x0000)
 TCP: Flags = 0x10 : .A....

TCP: ..0..... = No urgent data
 TCP: ...1.... = Acknowledgement field significant
 TCP: ....0... = No Push function
 TCP: .....0.. = No Reset
 TCP: ......0. = No Synchronize
 TCP: .......0 = No Fin

TCP: Window = 28672 (0x7000)
 TCP: Checksum = 0xD5A3
 TCP: Urgent Pointer = 0 (0x0)
 TCP: Frame Padding

00000: 00 A0 C9 22 F5 39 08 00 02 03 BA 84 08 00 45 00 ...".9........E.
00010: 00 28 D2 82 00 00 3F 06 6B BD C0 5E DE 57 C0 5E .(....?.k..^.W.^
00020: DE 7B 05 48 09 21 CE 66 AE 02 0B 20 96 AD 50 10 .{.H.!.f... ..P.
00030: 70 00 D5 A3 00 00 90 00 01 00 86 00 p...........

畫面 6：

從用戶端電腦接收 FIN 之後，伺服器將會收到 ACK。 雖然 TCP 已在兩部電腦之間建立連線，但連線仍然彼此獨立。 因此，伺服器也必須將 FIN (TCP .A...F) 傳輸至用戶端。


6 17.0085 BDC3 --> NTW3 TCP .A...F, len: 0, seq: 1109646-1109646, ack:
8221824, win:28672, src: 139 dst: 2337 (NBT Session) BDC3 --> NTW3 IP

TCP: .A...F, len: 0, seq: 1109646-1109646, ack: 8221824, win:28672, src:
139 dst: 2337 (NBT Session)

TCP: Source Port = 0x0548
 TCP: Destination Port = 0x0921
 TCP: Sequence Number = 1109646 (0x10EE8E)
 TCP: Acknowledgement Number = 8221824 (0x7D7480)
 TCP: Data Offset = 20 (0x14)
 TCP: Reserved = 0 (0x0000)
 TCP: Flags = 0x11 : .A...F

TCP: ..0..... = No urgent data
 TCP: ...1.... = Acknowledgement field significant
 TCP: ....0... = No Push function
 TCP: .....0.. = No Reset
 TCP: ......0. = No Synchronize
 TCP: .......1 = No more data from sender

TCP: Window = 28672 (0x7000)
 TCP: Checksum = 0xD5A2
 TCP: Urgent Pointer = 0 (0x0)
 TCP: Frame Padding

00000: 00 A0 C9 22 F5 39 08 00 02 03 BA 84 08 00 45 00 ...".9........E.
00010: 00 28 D2 94 00 00 3F 06 6B AB C0 5E DE 57 C0 5E .(....?.k..^.W.^
00020: DE 7B 05 48 09 21 CE 66 AE 02 0B 20 96 AD 50 11 .{.H.!.f... ..P.
00030: 70 00 D5 A2 00 00 02 04 05 B4 86 00 p...........

畫面 7：

用戶端會以與伺服器相同的格式回應，方法是 ACKing the server's FIN and increing the sequence number by 1.


7 17.0085 NTW3 --> BDC3 TCP .A...., len: 0, seq: 8221824-8221824, ack:
1109647, win: 8760, src: 2337 dst: 139 (NBT Session) NTW3 --> BDC3 IP

TCP: .A...., len: 0, seq: 8221824-8221824, ack: 1109647, win: 8760, src:
2337 dst: 139 (NBT Session)

TCP: Source Port = 0x0921
 TCP: Destination Port = 0x0548
 TCP: Sequence Number = 8221824 (0x7D7480)
 TCP: Acknowledgement Number = 1109647 (0x10EE8F)
 TCP: Data Offset = 20 (0x14)
 TCP: Reserved = 0 (0x0000)
 TCP: Flags = 0x10 : .A....

TCP: ..0..... = No urgent data
 TCP: ...1.... = Acknowledgement field significant
 TCP: ....0... = No Push function
 TCP: .....0.. = No Reset
 TCP: ......0. = No Synchronize
 TCP: .......0 = No Fin

TCP: Window = 8760 (0x2238)
 TCP: Checksum = 0x236B
 TCP: Urgent Pointer = 0 (0x0)

00000: 00 20 AF 47 93 58 00 A0 C9 22 F5 39 08 00 45 00 . .G.X...".9..E.
00010: 00 28 BA F5 40 00 80 06 02 4A C0 5E DE 7B C0 5E .(..@....J.^.{.^
00020: DE 57 09 21 05 48 0B 20 96 AD CE 66 AE 03 50 10 .W.!.H. ...f..P.
00030: 22 38 23 6B 00 00 "8#k..

來自伺服器的用戶端 ACKing THE FIN 通知可識別 TCP 連線的順利關閉。

參考

取得 RFC 793。

RFC 可透過因特網取得，如下所示：

所有 RFC 的紙張複本可從 NIC 個別或訂用帳戶取得， (以取得連絡 NIC@NIC.DDN.MIL) 的詳細資訊。 在線復本可透過 FTP 或 Kermit 從 NIC.DDN.MIL 取得，因為 rfc/rfc####.txt 或 rfc/rfc####.PS (#### 是沒有前置零的 RFC 編號) 。