TCP四次挥手

TCP 四次挥手过程是怎样的?

 TCP 断开连接是通过四次挥手方式。

双方都可以主动断开连接,断开连接后主机中的「资源」将被释放,四次挥手的过程如下图:

 

  • 客户端打算关闭连接,此时会发送一个 TCP 首部 FIN 标志位被置为 1 的报文,也即 FIN 报文,之后客户端进入 FIN_WAIT_1 状态。
  • 服务端收到该报文后,就向客户端发送 ACK 应答报文,接着服务端进入 CLOSE_WAIT 状态。
  • 客户端收到服务端的 ACK 应答报文后,之后进入 FIN_WAIT_2 状态。
  • 等待服务端处理完数据后,也向客户端发送 FIN 报文,之后服务端进入 LAST_ACK 状态。
  • 客户端收到服务端的 FIN 报文后,回一个 ACK 应答报文,之后进入 TIME_WAIT 状态
  • 服务端收到了 ACK 应答报文后,就进入了 CLOSE 状态,至此服务端已经完成连接的关闭。
  • 客户端在经过 2MSL 一段时间后,自动进入 CLOSE 状态,至此客户端也完成连接的关闭。

你可以看到,每个方向都需要一个 FIN 和一个 ACK,因此通常被称为四次挥手

这里一点需要注意是:主动关闭连接的,才有 TIME_WAIT 状态。

为什么挥手需要四次?

再来回顾下四次挥手双方发 FIN 包的过程,就能理解为什么需要四次了。

  • 关闭连接时,客户端向服务端发送 FIN 时,仅仅表示客户端不再发送数据了但是还能接收数据。
  • 服务端收到客户端的 FIN 报文时,先回一个 ACK 应答报文,而服务端可能还有数据需要处理和发送,等服务端不再发送数据时,才发送 FIN 报文给客户端来表示同意现在关闭连接。

从上面过程可知,服务端通常需要等待完成数据的发送和处理,所以服务端的 ACK 和 FIN 一般都会分开发送,因此是需要四次挥手。

为什么需要 TIME_WAIT 状态?

主动发起关闭连接的一方,才会有 TIME-WAIT 状态。

需要 TIME-WAIT 状态,主要是两个原因:

  • 防止历史连接中的数据,被后面相同四元组的连接错误的接收;
  • 保证「被动关闭连接」的一方,能被正确的关闭;

### 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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