TCP三次握手四次挥手

一、TCP的三次握手

TCP是面向连接的传输协议，因此在使用TCP前必须先建立连接，而建立连接是通过三次握手来实现的。

                

三次握手具体实现过程：

        1、一开始，客户端和服务端都处于CLOSE状态，服务端主动监听某个端口，处于LISTEN状态。

        2、第一次握手：客户端会初始化随机序号，并发送一个SYN请求连接报文给服务端，此时客户端处于SYN-SENT状态(SYN发送状态)。

        3、第二次握手：服务端接收到客户端发来的SYN请求连接报文后，服务端也会随机初始化序号填入TCP首部的【序号】字段中，同时会把客户端发来的随机序列号+1作为确认应答报文ACK，然后将ACK和请求连接SYN一起发送给客户端，服务端此时处于SYN-RCVD状态（SYN收到状态）

        4、第三次握手：客户端收到服务端发来的ACK和SYN，此时客户端已经可以确认服务端能够正常接收和发送数据，客户端再发送一个确认应答报文ACK给服务端，这个报文可以携带客户端到服务端的数据（因为客户端经过前2次握手已经确认服务端接收和发送都是正常的）。客户端发送完后便处于ESTABLISHED状态（已经连接状态）。服务端接收到客户端发来的ACK后，也便进入ESTABLISHED状态（已经连接状态）。

        5、一旦完成三次握手，客户端和服务端都处于ESTABLISHED状态，此时双方都已建立连接，客户端和服务端就可以相互发送数据了。

二、为什么是三次握手？不是两次或者四次

为什么不是两次握手：如果只有两次握手，此时客户端接收到服务端发来的ACK和SYN，客户端可以确认服务端能够正常的接收和发送数据，而此时服务端无法确认客户端是否能正常接收和发送数据。

当客户端发送的SYN报文在网络中阻塞了，会重复发送多次SYN报文,那么服务端在收到请求后就会建立多个重复的无效链接，造成不必要的资源浪费。

为什么不是四次握手：四次握手的过程就是服务端在接收到客户端发来的SYN请求连接报文后，先发送一个确认应答报文ACK，然后在向客户端发送SYN请求连接报文，客户端收到SYN后向服务端发送一个ACK，到此便是四次握手的过程。

四次握手也能完成客户端与服务端建立连接，但四次握手中第二次与第三次可以优化成一次握手，提高通信效率，所以也就成了三次握手。

三、TCP三次握手是否每一次握手都能携带数据

结论：前两次握手不能携带数据，第三次握手客户端可以携带数据发送给服务端

原因：

1）如果第一次握手携带数据的话，此时客户端是不确定服务器是否能正常接收和发送数据。如果有人想要恶意攻击服务器，在第一次握手过程中，在SYN报文中放入大量数据，然后向服务端疯狂重复发送SYN报文块，此时服务端会浪费大量时间和内存空间来接收这些SYN报文块，此时服务器很容易受到攻击发生崩溃。

2）第二次握手过程中，服务器还无法确定客户端的接收和发送能力是否正常，当第二次握手过程中携带数据而此时如果ACK和SYN报文在网络阻塞中丢失了，会造成服务端重复发送数据，导致浪费大量资源和时间。

3）第三次握手过程中，客户端已经确认服务端能够正常接收和发送数据，并且客户端此时处于ESTABLISHED状态（已经连接状态），所以可以携带数据发送给服务端。

四、TCP四次挥手

TCP的断开是通过四次挥手来让客户端与服务端断开连接，其中客户端与服务端都可以主动断开连接。 以下是四次挥手的过程：

以客户端主动向服务端断开连接为例说明四次挥手过程：

        1、第一次挥手：客户端向服务端发送FIN结束报文段，报文中会指定一个序列号，客户端便会进入FIN-WAIT1状态

        2、第二次挥手：服务端接收到客户端发来的FIN，会向客户端发送一个ACK应答报文，此时服务端便会进入CLOSE-WAIT状态

        3、客户端接收到服务端发来的ACK应答报文后，便进入FIN-WAIT2状态

        4、第三次挥手：服务端也向客户端发送一个FIN结束报文段，此时服务端进入LAST-ACK状态

        5、第四次挥手：客户端接收到服务端发来的FIN，会向服务端发送一个确认应答报文ACK,之后便进入TIME-WAIT状态

        6、当服务端接收到客户端发来的ACK之后，便进入CLOSE状态，自此服务端关闭连接状态

        7、 客户端经过一段时间后，自动进入CLOSE状态，自此客户端也关闭连接状态

五、TCP四次挥手能否合并三次挥手

在TCP三次握手的过程中，ACK和SYN是由操作系统内核来完成的，可以同一时间发送，

在TCP四次挥手的过程中，ACK是由操作系统内核完成，ACK在接收到FIN后会第一时间返回，而FIN是由应用程序代码完成，只有在调用socket的close()方法时才会触发FIN，因此在TCP四次挥手中ACK和FIN不是同一时间发送，因此TCP的四次挥手不能合并成三次挥手。