TCP的三次握手和四次挥手

TCP三次握手四次挥手

序列号seq：占4个字节，用来标记数据段的顺序，TCP把连接中发送的所有数据字节都编上一个序号，第一个字节的编号由本地随机产生；给字节编上序号后，就给每一个报文段指派一个序号，序列号seq就是这个报文段中的第一个字节的数据编号。

 

确认号ack：占4个字节，期待收到对方下一个报文段的第一个数据字节的序号；序列号表示报文段携带数据的第一个字节的编号；而确认号指的是期望接收到下一个字节的编号；因此当前报文段最后一个字节的编号+1即为确认号。

 

确认ACK:占1位，仅当ACK=1时，确认号字段才有效。ACK=0,确认号无效

 

同步SYN：连接建立时用于同步序号。当SYN=1,ACK=0时表示：这是一个连接请求报文段。若同意连接，则在响应报文段中使得SYN=1,ACK=1。因此，SYN=1表示这是一个连接请求，或连接接收报文。SYN这个标志位只有在TCP建立连接时才会被置1，握手完成后SYN标志被置为0。

 

终止FIN：用来释放一个连接。FIN=1表示：此报文段的发送方的数据已经发送完毕，并要求释放释放运输连接

 

ps：ACK，SYN和FIN这些大写的单词表示标志位，其值要么是1，要么是0；ack，seq小写的单词表示序列号

 

 

三次握手过程理解

第一次握手：建立连接时，客户端发送syn包(syn=j)到服务器，并进入SYN_SENT状态，等待服务器确认；SYN:同步序列编号

第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户SYN(ack=j+1),同时自己也发送一个SYN包(SYN=k),即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态

第三次状态：客户端收到服务器的SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1)，此包发送完毕，客户端与服务器进入ESTABLISHED(TCP连接成功)状态，完成三次握手

 

 

四次挥手过程理解

1，客户端进程发出连接释放报文，并且停止发送数据。释放数据报文首部，FIN=1，其序列号为seq=u(等于前面已经传送过来的数据的最后一个字节的序号加1)，此时，客户端进入FIN-WAIT-1（终止等待1）状态。TCP规定，FIN报文段即使不携带数据，也要小号一个序号。

2，服务器收到连接释放报文，发出确认报文，ACK=1，ack=u+1，并且戴上自己的序号seq=v，此时，服务端进入了CLOSE-WAIT（关闭等待）状态。TCP服务器通知高层的应用进程，客户端向服务器的方向就释放了，这时候处于瓣关闭状态，即客户端已经没有数据要发送了，但是服务器若发送数据，客户端依然要接受。这个状态还要持续一段时间，也就是整个CLOSE-WAIT状态持续的时间。

3，客户端收到服务端的确认请求后，此时，客户端就计入FIN-WAIT-2(终止等待2)状态，等待服务器发生连接释放报文（在这之前还需要接收服务器发送的最后数据）。

4，服务器将最后的数据发送完毕后，就像客户端发送连接释放报文，FIN=1,ack=u+1，由于在半关闭状态，服务器很可能有发送了一些数据，嘉定此时的序列号为seq=w，此时，服务器就进入LAST-ACK(最后确认)状态，等待客户端的确认。

5，客户端收到服务器的连接释放报文后，必须发出确认，ACK=1，ack=w+1,而自己的序列号是seq=u+1,此时，客户端就进入了TIME-WAIT(时间等待)状态，注意此时TCP连接还没有释放，必须经过2*MSL(最长报文段寿命)的时间后，当客户端撤销相应的TCP后，才进入CLOSED状态。

6，服务器只要接收到了客户端发出的确认，立即进入CLOSED状态。同样，撤销TCP后，节结束了这次TCP连接。可以看到，服务器结束TCP结束的时间要比客户端早一些。

 

 

 

问题1】为什么连接的时候是三次握手，关闭的时候却是四次握手？

 

答：因为当Server端收到Client端的SYN连接请求报文后，可以直接发送SYN+ACK报文。其中ACK报文是用来应答的，SYN报文是用来同步的。但是关闭连接时，当Server端收到FIN报文时，很可能并不会立即关闭SOCKET，所以只能先回复一个ACK报文，告诉Client端，"你发的FIN报文我收到了"。只有等到我Server端所有的报文都发送完了，我才能发送FIN报文，因此不能一起发送。故需要四步握手。

 

问题2】为什么TIME_WAIT状态需要经过2MSL(最大报文段生存时间)才能返回到CLOSE状态？

 

答：虽然按道理，四个报文都发送完毕，我们可以直接进入CLOSE状态了，但是我们必须假象网络是不可靠的，有可以最后一个ACK丢失。所以TIME_WAIT状态就是用来重发可能丢失的ACK报文。在Client发送出最后的ACK回复，但该ACK可能丢失。Server如果没有收到ACK，将不断重复发送FIN片段。所以Client不能立即关闭，它必须确认Server接收到了该ACK。Client会在发送出ACK之后进入到TIME_WAIT状态。Client会设置一个计时器，等待2MSL的时间。如果在该时间内再次收到FIN，那么Client会重发ACK并再次等待2MSL。所谓的2MSL是两倍的MSL(Maximum Segment Lifetime)。MSL指一个片段在网络中最大的存活时间，2MSL就是一个发送和一个回复所需的最大时间。如果直到2MSL，Client都没有再次收到FIN，那么Client推断ACK已经被成功接收，则结束TCP连接。

 

问题3】为什么不能用两次握手进行连接？

答：3次握手完成两个重要的功能，既要双方做好发送数据的准备工作(双方都知道彼此已准备好)，也要允许双方就初始序列号进行协商，这个序列号在握手过程中被发送和确认。

 

问题4】如果已经建立了连接，但是客户端突然出现故障了怎么办？

 

TCP还设有一个保活计时器，显然，客户端如果出现故障，服务器不能一直等下去，白白浪费资源。服务器每收到一次客户端的请求后都会重新复位这个计时器，时间通常是设置为2小时，若两小时还没有收到客户端的任何数据，服务器就会发送一个探测报文段，以后每隔75分钟发送一次。若一连发送10个探测报文仍然没反应，服务器就认为客户端出了故障，接着就关闭连接。

本文转自https://blog.youkuaiyun.com/qq_38950316/article/details/81087809