TCP连接中第三次握手出现的问题及改进方法

TCP连接中第三次握手出现的问题及改进方法 2009年 4月第 30卷第 2期湘南学院学报 Journal of Xiangnan University Apr．，2009 V0l_30 No．2 TCP连接中第三次握手出现的问题及改进方法朱静涛 (长沙理工大学电气与信息工程学院，湖南长沙 41 0000) 摘要：目前 TCP连接普遍采用三次握手形式，但是在连接过程中(即每次握手时)，碰到网络拥塞或网络连接效果不稳定等问题的概率很高，从而会导致无法连接或延时过长等现象．本文介绍了一个在报文段中用加入计时器来代...

2009年 4月第 30卷第 2期湘南学院学报 Journal of Xiangnan University Apr．，2009 V0l_30 No．2 TCP连接中第三次握手出现的问题及改进方法朱静涛 (长沙理工大学电气与信息工程学院，湖南长沙 41 0000) 摘要：目前 TCP连接普遍采用三次握手形式，但是在连接过程中(即每次握手时)，碰到网络拥塞或网络连接效果不稳定等问题的概率很高，从而会导致无法连接或延时过长等现象．本文介绍了一个在报文段中用加入计时器来代替第三次握手功能的方法，使之可以减少上述问题发生的概率．关键词：TCP报文段；三次握手；计时器中图分类号：TP302 文献标识码：A 文章编号：1672—8173(2009)02—0077-03 1 TCP的运输连接管理 TCP是面向连接的协议，运输连接是用来传送TCP报文的．TCP的运输连接的建立和释放是每一次面向连接的通信中必不可少的过程，因此，连接过程就可以归纳为三个阶段，即：连接建立、数据传送和连接释放．在连接建立过程中主要需要解决以下三个问题： 1)、要使每一方能够确知对方的存在 2)、要允许双方协商一些参数(如最大报文段长度、最大窗口大小、服务质量等)； 3)、能够对运输实体资源(如缓存大小，连接表中的项目等)进行分配．本文重点关注第一个问题的优化解决方 +．。式． TCP的连接和建立都是采用客户服务器方式，主动发起连接建立的应用进程叫做客户(client)，被动等待连接建立的应用进程叫做服务器(server)，如图 1所示．设主机 B中运行一个服务器进程，他先发出一个被动打开(passive open)命令，告诉他的 TCP要准备接受客户进程的连接请求，然后服务器进程就处于“听”(1isten)的状态，不断检测是否有客户进程要发起连接请求．如有，即做出响应．主动打开连接请求 SY AC sEQ=Y AeK--X+i 图 1 TCP连接过程图确认设客户进程运行在主机 A中，它先向其 TCP发出主动打~F(active open)命令，表明要向某个 IP地址的某个端口建立运输连接．主机A的TCP向主机B的TCP发出连接请求报文段，其首部中的同比特SYN应置 1，同时选择一个序号x，表明在后面传送数据时的第一个数据字节的序号时X+l，如图1．收稿日期：2009一O1—02 作者简介：朱静涛(1984一)，男，湖南郴州人，长沙理工大学电气与信息工程学院研究生．研究方向：计算机网络． · 77· 主机B的TCP收到连接请求报文段后，如同意，则发回确认．在确认报文段中应该将SYN和ACK都置 1，确认号应为X+I同时也为自己选择一个序号 Y．主机 A的TCP收到主机 B的确认后，要向主机 B给出确认，其 ACK置 1，确认号为 Y+I，而自己的序号为 X+I．TCP的标准规定，SYN置 1的报文段要消耗掉一个序号．当运行服务器进程的主机 A的TCP通知上层应用进程，连接已经建立．当主机 A向主机 B发送第一个数据报文段时，其序号仍为X+I．当运行服务器进程的主机 B的TCP收到主机 A的确认后，也通知其上层应用进程，连接已经建立．整个的这个过程叫做三次握手(three—way handshake)，或三次联络．其中发送第三段报文段的作用，主要是为了防止已失效的连接，请求报文段突然又传送到主机B，因而产生错误． 2 第三个报文段主要解决的问题当主机 A发出的第一个连接请求报文段并没有丢失，而是在某些网络结点滞留时间太长，以致延误在这次连接释放以后才传送到主机 B．本来这是一个已经失效的报文段，但是主机 B收到此失效的连接请求报文段后，误认为是主机 A又发出的一个新的请皇．．求，于是主机B向主机A发出确认报文段． 1 I I l 但是由于主机 A并没有要求建立连接 L— L— (即对于主机 A来说原报文段已经失效)， s 因此不会理会主机 B的确认，也不会向主机 B发送数据．可是主机 B却认为运输连接已经建立了，并一直等待主机 A发来数据，这样主机 B的许多的资源就浪费掉了．采用第三次握手就是为了防止上述现象发生． 3 在三次握手中可能产生的问题 s ACKSEQ~-Y AC +1 图2 三次握手中可能碰到的不利因素因为有了三次握手，所以报文段在网络传输中遇到的不利情况的概率增加了：例如当第三次握手时，如果出现网络问题而使第三个报文段无法到达主机 B，则主机 B不会认为建立连接，而主机 A认为连接已经建立，并开始发送数据，从而浪费了A的网络资源；另一种情况如果第三个报文段在某些结点延时过长才能到达主机 B，在此之前主机 B也不会认为连接建立，而主机 A确会认为连接已经建立，开始发送数据，从而也会浪费了A的网络资源．如图 2 无论是何种网络或则无论网络状况是否良好，进行三次握手都会比进行两次握手多出部分时延(在低速网络传输介质中比在高速介质中要明显)．而在目前国际上都想方设法给TCP连接进行加速操作的情况下，通过减少一次握手来节省时间是十分必要的． 4 针对第三次握手的改进方法及其作用由于第三次握手主要是为了防止已经失效的连接请求报文段、突然又传送到主机 B，而产生错误，那我们可以用一种方法让已经失效的连接请求报文段在超过主机 A的连接释放时间(设为Tdis)之后，就能自动被其他设备辨认出其已经失效而可以不予理会，这样就可以解决上面的问题．具体改进方法为： 1、在报文段中设置一个计时器，里面包含本报文段的发出时间和有效时间(设为T)．T可以由TCP重传机 · 78 · 例中的报文段计时器时间(设为 T )和主机 A的连接释放时间来确定(并满足 T

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