TCP四次挥手

TCP四次挥手是在数据交换结束后,客户端与服务器断开连接的过程。客户端先发起FIN请求,服务器回应ACK并发送FIN请求,客户端再确认服务器的FIN请求,最终双方在TIME-WAIT或CLOSED状态下完全关闭连接。

TCP包头
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1、URG :表示本报文段中发送的数据是否包含紧急数据。后面的紧急指针字段(
urgent pointer )只有当URG=1 时才有效

2、ACK :表示是否前面的确认号字段是否有效。ACK=1 ,表示有效。只有当ACK=1时 时
,前面的确认号字段才有效。TCP 规定,连接建立后,ACK 必须为1, 带ACK 标志的
TCP 报文段称为确认报文段

3、PSH :提示接收端应用程序应该立即从TCP 接收缓冲区中读走数据,为接收后续数
据腾出空间。如果为1 ,则表示对方应当立即把数据提交给上层应用,而不是缓存
起来,如果应用程序不将接收到的数据读走,就会一直停留在TCP 接收缓冲区中

4、RST :如果收到一个RST=1 的报文,说明与主机的连接出现了严重错误(如主机崩
溃),必须释放连接,然后再重新建立连接。或者说明上次发送给主机的数据有问
题,主机拒绝响应,带RST 标志的TCP 报文段称为复位报文段

5、SYN :在建立连接时使用,用来同步序号。当SYN=1 ,ACK=0 时,表示这是一个
请求建立连接的报文段;当SYN=1 ,ACK=1 时,表示对方同意建立连接。SYN=1
,说明这是一个请求建立连接或同意建立连接的报文。只有在前两次握手中SYN才 才
置为1 ,带SYN 标志的TCP 报文段称为同步报文段

6、FIN :表示通知对方本端要关闭连接了,标记数据是否发送完毕。如果FIN=1 ,即
告诉对方:“我的数据已经发送完毕,你可以释放连接了”,带FIN 标志的TCP报 报
文段称为结束报文段

TCP四次挥手
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三次握手之后,进行数据交换传输等等操作,数据交换传输操作结束之后,要断开客户端与服务器之间的连接,来停止连接的可以是客户端也可以是服务器。在断开连接之前要有四次挥手来结束断开连接。

客户端发起断开请求

FIN=1,seq =u 客户端发出FIN=1标记位结束请求,发出包序列号seq=u
ACK=1,seq=v,ack=u+1 服务器发出ACK=1标记位确认结束请求收到,包序列号seq=v,返回包序列号ack=u+1

数据传输完之后

FIN=1,ACK=1,seq=w,ack=u+1 服务器发出FIN=1标记位结束请求,ACK=1确认之前的结束请求收到,包序列号seq=w,返回包序列号ack=u+1

ACK=1,seq=u+1,ack=w+1 ACK=1确认之前的结束请求收到,包序列号seq=u+1,返回包序列号ack=w+1

有限状态机FSM:Finite State Machine
1、CLOSED 没有任何连接状态

2、LISTEN 侦听状态,等待来自远方TCP 端口的连接请求

3、SYN-SENT 在发送连接请求后,等待对方确认

4、SYN-RECEIVED 在收到和发送一个连接请求后,等待对方确认

5、ESTABLISHED 代表传输连接建立,双方进入数据传送状态

6、FIN-WAIT-1 主动关闭, 主机已发送关闭连接请求,等待对方确认

7、FIN-WAIT-2 主动关闭, 主机已收到对方关闭传输连接确认,等待
对方发送关闭传输连接请求

8、 TIME-WAIT 完成双向传输连接关闭,等待所有分组消失

9、CLOSE-WAIT 被动关闭, 收到对方发来的关闭连接请求,并已确认

10、LAST-ACK 被动关闭, 等待最后一个关闭传输连接确认,并等待所
有分组消失

11、CLOSING 双方同时尝试关闭传输连接,等待对方确认

### TCP 四次挥手过程详解 TCP四次挥手(Four-Way Wave)是用于释放已建立的连接的过程,确保通信双方能够安全地终止连接。以下是四次挥手的具体过程和原理: #### 第一次挥手 客户端发送一个 `FIN` 报文给服务端,表示客户端已经没有数据需要发送,并进入 `FIN_WAIT_1` 状态[^3]。此时,客户端主动发起断开连接的请求。 #### 第二次挥手 服务端收到 `FIN` 报文后,发送一个 `ACK` 报文给客户端,确认序号为收到序号加一,服务端进入 `CLOSE_WAIT` 状态[^3]。此时,TCP 连接处于半关闭状态,即客户端不再发送数据,但服务端仍可继续发送数据。 #### 第三次挥手 服务端在完成所有数据发送后,发送一个 `FIN` 报文给客户端,表示服务端也没有数据需要发送,并进入 `LAST_ACK` 状态[^3]。此时,服务端也发起了断开连接的请求。 #### 第四次挥手 客户端收到 `FIN` 报文后,进入 `TIME_WAIT` 状态,并发送一个 `ACK` 报文给服务端,确认序号为收到序号加一。服务端收到 `ACK` 报文后,进入 `CLOSED` 状态,完成四次挥手。客户端在 `TIME_WAIT` 状态下等待一段时间(通常是两倍的最大段生命周期,2MSL),以确保网络中没有遗留的报文,之后也进入 `CLOSED` 状态。 #### 原理分析 - **确保数据完整传输**:四次挥手通过两次 `FIN` 和两次 `ACK`,确保了通信双方的数据都已完整传输完毕。 - **防止连接异常**:客户端在 `TIME_WAIT` 状态下等待 2MSL 时间,可以避免旧的连接报文对新连接产生干扰[^3]。 - **重传机制**:如果主机 B 没有收到主机 A 的 `ACK`,它会按照 TCP 的重传机制定期重传 `FIN` 报文,直到达到设定的上限[^4]。 ```python # 模拟TCP四次挥手过程的状态变化 class TCPConnection: def __init__(self): self.client_state = "ESTABLISHED" self.server_state = "ESTABLISHED" def client_first_wave(self): self.client_state = "FIN_WAIT_1" return "Client sends FIN to Server." def server_second_wave(self): self.server_state = "CLOSE_WAIT" return "Server sends ACK to Client." def server_third_wave(self): self.server_state = "LAST_ACK" return "Server sends FIN to Client." def client_fourth_wave(self): self.client_state = "TIME_WAIT" return "Client sends ACK to Server and enters TIME_WAIT state." connection = TCPConnection() print(connection.client_first_wave()) # 第一次挥手 print(connection.server_second_wave()) # 第二次挥手 print(connection.server_third_wave()) # 第三次挥手 print(connection.client_fourth_wave()) # 第四次挥手 ```
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