【浏览器】浅析“三次握手”与“四次挥手”

原创于 2025-10-24 10:48:35 发布 · 690 阅读

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#1024程序员节

我们来全面、系统地讲解浏览器（客户端）与服务器建立和关闭 TCP 连接的“三次握手”与“四次挥手”过程。这是所有 HTTP/HTTPS 网络通信的基石。

第一部分：三次握手 - 建立连接

在浏览器发送任何请求（如输入网址后回车）之前，必须先与服务器建立一条可靠的 TCP 连接。这个过程就像打电话前的拨通和问候。

目标： 双方确认彼此的发送和接收能力正常，并同步初始序列号。

我们以浏览器作为主动打开方（客户端），服务器作为被动打开方。

第一次握手：SYN 从客户端发向服务器

动作：浏览器（客户端）发送一个 TCP 报文。
报文内容：
- SYN 标志位 = 1，表示这是一个连接请求报文。
- 序列号 seq = x（x 是一个随机生成的初始值）。
含义：客户端对服务器说：“你好，我想和你建立连接。我的初始序列号是 x。”
状态变化：客户端进入 SYN-SENT 状态。

第二次握手：SYN-ACK 从服务器发向客户端

动作：服务器收到 SYN 报文后，如果同意连接，则回复一个报文。
报文内容：
- SYN 标志位 = 1
- ACK 标志位 = 1
- 确认号 ack = x + 1（表示我确实收到了你的序列号 x，期待你下一个发 x+1 的数据）
- 序列号 seq = y（服务器自己也随机生成一个初始序列号）。
含义：服务器对客户端说：“我收到你的请求了，我同意建立连接。这是我的初始序列号 y，请你确认。”
状态变化：服务器进入 SYN-RCVD 状态。

第三次握手：ACK 从客户端发向服务器

动作：客户端收到服务器的 SYN-ACK 报文后，必须再次进行确认。
报文内容：
- ACK 标志位 = 1
- 确认号 ack = y + 1（表示我确实收到了你的序列号 y）
- 序列号 seq = x + 1（因为第一次握手已被确认）。
含义：客户端对服务器说：“我收到你的确认了。现在我们可以开始传输数据了！”
状态变化：
- 客户端发送完 ACK 后，进入 ESTABLISHED 状态（连接已建立）。
- 服务器收到这个 ACK 后，也进入 ESTABLISHED 状态。

至此，连接建立成功，浏览器可以开始发送 HTTP 请求了。

为什么是三次，而不是两次？

核心是防止已失效的连接请求报文突然又传送到服务器，因而产生错误。
假设只有两次握手：如果一个滞留在网络中的旧连接请求报文突然到达服务器，服务器会误以为是新的请求，直接建立连接并等待数据，但客户端并不会发送数据，这就导致了服务器资源的浪费。第三次握手是一个“双重保险”，客户端需要基于服务器的响应来做出最终确认，只有双方都确认无误后，连接才真正建立。

第二部分：四次挥手 - 关闭连接

当数据交换完毕（例如网页已加载完成），任何一方都可以发起关闭连接的请求。我们以浏览器作为主动关闭方来举例。

目标： 可靠地关闭一个全双工的数据通道。

第一次挥手：FIN 从客户端发向服务器

动作：浏览器（客户端）发送一个 TCP 报文。
报文内容：
- FIN 标志位 = 1，表示请求终止连接。
- 序列号 seq = u。
含义：客户端对服务器说：“我这边没有数据要发送了，我想关闭我到你方向的连接。”
状态变化：客户端进入 FIN-WAIT-1 状态。

第二次挥手：ACK 从服务器发向客户端

动作：服务器收到 FIN 后，立即回复一个确认报文。
报文内容：
- ACK 标志位 = 1
- 确认号 ack = u + 1
- 序列号 seq = v。
含义：服务器对客户端说：“好的，我同意你关闭你那边的连接。”
状态变化：
- 服务器进入 CLOSE-WAIT 状态。
- 客户端收到这个 ACK 后，进入 FIN-WAIT-2 状态。
注意：此时是 “半关闭”状态。从客户端到服务器的连接已关闭，但服务器到客户端的连接仍然存在，服务器可能还有未发送完的数据。

第三次挥手：FIN 从服务器发向客户端

动作：当服务器也准备关闭连接时，它发送一个 FIN 报文。
报文内容：
- FIN 标志位 = 1
- ACK 标志位 = 1
- 确认号 ack = u + 1（保持不变）
- 序列号 seq = w（因为中途可能又发送了数据）。
含义：服务器对客户端说：“我这边也处理完了，没有数据要发了，我也要关闭我这边到你的连接。”
状态变化：服务器进入 LAST-ACK 状态。

第四次挥手：ACK 从客户端发向服务器

动作：客户端收到服务器的 FIN 后，必须发出确认。
报文内容：
- ACK 标志位 = 1
- 确认号 ack = w + 1
- 序列号 seq = u + 1。
含义：客户端对服务器说：“收到，同意你关闭。”
状态变化：
- 客户端发送 ACK 后，进入 TIME-WAIT 状态，等待 2MSL（两倍最大报文段生存时间）后，才进入 CLOSED 状态。
- 服务器一旦收到这个 ACK，立即进入 CLOSED 状态。

为什么是四次挥手？

因为 TCP 连接是全双工的，关闭时需要双方各自独立关闭。当客户端发起 FIN 时，只表示它没有数据发送了，但服务器可能还有数据要传，所以服务器的 ACK 和 FIN 通常不能合并，需要分两步进行，这就比握手多了一次。

为什么客户端最后要等待 2MSL？

确保最后的 ACK 能到达服务器：如果服务器没收到 ACK，会重传 FIN，客户端在 TIME-WAIT 状态下能收到并重发 ACK。
让旧连接的报文在网络中消逝：防止本次连接的延迟报文被之后新建的、相同四元组（源IP、源端口、目的IP、目的端口）的连接错误地接收。

总结对比

特性	三次握手	四次挥手
目的	建立可靠连接，同步序列号	可靠地终止全双工连接
发起方	客户端	客户端或服务器均可
次数	3次	4次
关键标志	`SYN`, `ACK`	`FIN`, `ACK`
核心状态	`SYN-SENT`, `SYN-RCVD`, `ESTABLISHED`	`FIN-WAIT-1/2`, `CLOSE-WAIT`, `LAST-ACK`, `TIME-WAIT`
为何不能合并	服务器的 `SYN` 和 `ACK` 是可以且必须合并的	服务器的 `ACK` 和 `FIN` 通常不能合并，因为中间可能有数据要发送