TCP 报文格式

TCP和IP 协议分别是传输层和网络层协议，主要解决数据如何在网络中传输； HTTP是应用层协议，主要解决如何包装数据，用以封装 HTTP 文本信息。

因为HTTP是在TCP/IP之上的应用层协议，所以关于HTTP的三次握手，其实就是使用三次TCP握手确认建立一个HTTP连接。

先看TCP报文格式：

上图中有几个字段需要重点介绍下：

• 序号：Seq序号，占32位，用来标识从TCP源端向目的端发送的字节流，发起方发送数据时对此进行标记。
• 确认序号：Ack序号，占32位，只有ACK标志位为1时，确认序号字段才有效，Ack=Seq+1。
• 标志位：共6个，即URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN等，具体含义如下：
  • URG => Urgent ：紧急指针（urgent pointer）有效
  • ACK => Acknowledgement ：确认序号有效
  • PSH => Push ：接收方应该尽快将这个报文交给应用层
  • RST => Reset ：重置连接
  • SYN => Synchronize ：发起一个新连接
  • FIN => Finished ：释放一个连接

需要注意的是：

• 不要将确认序号Ack与标志位中的ACK搞混了。
• 确认方Ack=发起方Req+1，两端配对。
• 还有两个未知作用的标志，参考
  • CWR => Congestion Window Reduced
  • ECE => Explicit Congestion Notification Echo

三次握手建立连接

所谓三次握手（Three-Way Handshake）即建立TCP连接，就是指建立一个TCP连接时，需要客户端和服务端总共发送3个包以确认连接的建立。 在socket编程中，这一过程由客户端执行connect来触发，整个流程如下所示：

• 第一次握手：Client将标志位SYN置为1，随机产生一个值seq=J，并将该数据包发送给Server，Client进入SYN_SENT状态，等待Server确认。

• 第二次握手：Server收到数据包后由标志位SYN=1知道Client请求建立连接，Server将标志位SYN和ACK都置为1，ack=J+1，随机产生一个 值seq=K，并将该数据包发送给Client以确认连接请求，Server进入SYN_RCVD状态。

• 第三次握手：Client收到确认后，检查ack是否为J+1，ACK是否为1，如果正确则将标志位ACK置为1，ack=K+1，并将该数据包发送给Server， Server检查ack是否为K+1，ACK是否为1，如果正确则连接建立成功，Client和Server进入ESTABLISHED状态，完成三次握手，随后Client与 Server之间可以开始传输数据了。

四次挥手断开连接

所谓四次挥手（Four-Way Wavehand）即终止TCP连接，就是指断开一个TCP连接时，需要客户端和服务端总共发送4个包以确认连接的断开。 由于TCP连接时全双工的，因此，每个方向都必须要单独进行关闭，这一原则是当一方完成数据发送任务后，发送一个FIN来终止这一方向的连接， 收到一个FIN只是意味着这一方向上没有数据流动了，即不会再收到数据了，但是在这个TCP连接上仍然能够发送数据，直到这一方向也发送了FIN。 首先进行关闭的一方将执行主动关闭，而另一方则执行被动关闭。

在socket编程中，这一过程由客户端或服务端任一方执行close来触发，整个流程如下所示：

• 第一次挥手：Client发送一个FIN，用来关闭Client到Server的数据传送，Client进入FIN_WAIT_1状态。

• 第二次挥手：Server收到FIN后，发送一个ACK给Client，确认序号为收到序号+1（与SYN相同，一个FIN占用一个序号），Server进入CLOSE_WAIT状态。

• 第三次挥手：Server发送一个FIN，用来关闭Server到Client的数据传送，Server进入LAST_ACK状态。

• 第四次挥手：Client收到FIN后，Client进入TIME_WAIT状态，接着发送一个ACK给Server，确认序号为收到序号+1，Server进入CLOSED状态，完成四次挥手。

WireShark 监测 HTTP

配置好wireshark的过滤规则之后，使用curl命名发送HTTP的GET请求，就可以看到握手以及资源访问相关的请求和连接了。

配置规则，只监测TCP协议，而且是访问adolphor.github.io域名的链接：

tcp && host adolphor.github.io

请求指令：

curl http://news.baidu.com/passport

可以看到

• 第一次请求，TCP协议，客户端个向服务器发送请求，SYN，且 seq=0。
• 第二次请求，TCP协议，服务器向客户端发送请求并响应第一步中客户端的请求，SYN & ACK，且 seq=0 & ack=1。
• 第三次请求，TCP协议，客户端响应第二步中服务器的请求，ACK，且 seq=1 & ack=1。
• 第四次请求，HTTP协议，也就是建立连接之后的具体HTTP业务请求信息。

参考资料

• TCP/IP详解
• HTTP权威指南
• 计算机网络-自顶向下方法与Internet特色
• HTTP与HTTPS握手的那些事
• 简述TCP的三次握手过程
• 访问Web，tcp传输全过程（三次握手、请求、数据传输、四次挥手）
• Wireshark-TCP协议分析（包结构以及连接的建立和释放）
• WireShark 配置和使用