TCP 四次握手

TCP四次握手通常指的是TCP连接的终止过程,也称为TCP连接的“四次挥手”。这个过程确保了双方都能安全地关闭连接,并且不会丢失任何数据。四次挥手的步骤如下:

1. 第一次挥手(FIN)

  • 发送方:主动关闭方(通常是客户端)

  • 动作:主动关闭方向被动关闭方发送一个FIN(结束)包。

  • 目的:主动关闭方通知被动关闭方它已经完成了数据发送,请求关闭连接。

  • 状态:主动关闭方进入FIN_WAIT_1状态。

2. 第二次挥手(ACK)

  • 发送方:被动关闭方(通常是服务器)

  • 动作:被动关闭方接收到主动关闭方的FIN包后,向主动关闭方发送一个ACK(确认)包。

  • 目的:被动关闭方确认收到主动关闭方的关闭请求。

  • 状态:被动关闭方进入CLOSE_WAIT状态,主动关闭方进入FIN_WAIT_2状态。

3. 第三次挥手(FIN)

  • 发送方:被动关闭方

  • 动作:被动关闭方向主动关闭方发送一个FIN包。

  • 目的:被动关闭方通知主动关闭方它也已经完成了数据发送,请求关闭连接。

  • 状态:被动关闭方进入LAST_ACK状态。

4. 第四次挥手(ACK)

  • 发送方:主动关闭方

  • 动作:主动关闭方接收到被动关闭方的FIN包后,向被动关闭方发送一个ACK包。

  • 目的:主动关闭方确认收到被动关闭方的关闭请求。

  • 状态:主动关闭方进入TIME_WAIT状态,被动关闭方进入CLOSED状态。

总结

通过这四次挥手,双方都确认了对方已经完成了数据发送,并且可以安全地关闭连接。TIME_WAIT状态确保了最后一个ACK包能够到达对方,防止数据包的丢失和重复。

示意图

主动关闭方                被动关闭方
   |                    |
   |--- FIN ------------>|
   |                    |
   |<-- ACK -------------|
   |                    |
   |                    |--- FIN --------->|
   |                    |
   |<-- ACK -------------|
   |                    |

状态变化

  • 主动关闭方:ESTABLISHED -> FIN_WAIT_1 -> FIN_WAIT_2 -> TIME_WAIT -> CLOSED

  • 被动关闭方:ESTABLISHED -> CLOSE_WAIT -> LAST_ACK -> CLOSED

四次挥手是TCP协议中确保连接安全关闭的重要过程,它避免了数据丢失和不必要的重传。

 

### 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 `FIN` 和两 `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()) # 第一挥手 print(connection.server_second_wave()) # 第二挥手 print(connection.server_third_wave()) # 第三挥手 print(connection.client_fourth_wave()) # 第四次挥手 ```
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