TCP三次握⼿与四次挥⼿

TCP三次握⼿与四次挥⼿

1.序号：Seq序号(同步序列编号(Synchronize Sequence Numbers))，占32位，用来标识从TCP源端向目的端发送的字节流，发起方发送数据时对此进行标记。
2.确认序号：Ack序号，占32位，只有ACK标志位为1时，确认序号字段才有效，Ack=Seq+1。
3.标志位：共6个，即URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN等，具体含义如下：
3.1 URG：紧急指针（urgent pointer）有效。
3.2 ACK：确认序号有效。
3.3 PSH：接收方应该尽快将这个报文交给应用层。
3.4 RST：重置连接。
3.5 SYN：发起一个新连接。
3.6 FIN：释放一个连接。
注意：
1.不要将确认序号Ack与标志位中的ACK搞混了。
2.确认方Ack=发起方Req+1，两端配对。 （大写ACK表示报文中的一个标志位）

TCP三次握⼿

（1）第一次握手：Client将标志位SYN置为1，随机产生一个值seq=J，并将该数据包发送给Server，Client进入SYN_SENT状态，等待Server确认。
（2）第二次握手：Server收到数据包后由标志位SYN=1知道Client请求建立连接，Server将标志位SYN和ACK都置为1，ack=J+1，随机产生一个值seq=K，并将该数据包发送给Client以确认连接请求，Server进入SYN_RCVD状态。
（3）第三次握手：Client收到确认后，检查ack是否为J+1，ACK是否为1，如果正确则将标志位ACK置为1，ack=K+1，并将该数据包发送给Server，Server检查ack是否为K+1，ACK是否为1，如果正确则连接建立成功，Client和Server进入ESTABLISHED状态，完成三次握手，随后Client与Server之间可以开始传输数据了。

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，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。

为什么要进⾏第三次握⼿

为了防⽌服务器端开启⼀些⽆⽤的连接增加服务器开销以及防⽌已失效的连接请求报⽂段突然⼜传送到了服务端。

保证可靠的核⼼就是双⽅都需要确认⾃⼰发送和接受信息的功能正常,但因为⽹络环境的不稳定性,这⼀秒能收发下⼀秒可能⽹络核⼼就发⽣严重拥塞,所以世界上不存在完全可靠的通信协议。
两次握⼿会怎样?
若建⽴连接只需两次握⼿，客户端并没有太⼤的变化，在获得服务端的应答后进⼊ESTABLISHED状态，即确认⾃⼰的发送和接受信息的功能正常.但如果服务端在收到连接请求后就进⼊ESTABLISHED状态,不能保证客户端能收到⾃⼰的信息,此时如果⽹络拥塞，客户端发送的连接请求迟迟到不了服务端，客户端便超时重发请求，如果服务端正确接收并确认应答，双⽅便开始通信，通信结束后释放连接。此时，如果那个失效的连接请求抵达了服务端，由于只有两次握⼿，服务端收到请求就会进⼊ESTABLISHED状态，等待发送数据或主动发送数据。但此时的客户端早已进⼊CLOSED状态，服务端将会⼀直等待下去，这样浪费服务端连接资源。

第三次握手如果失败会怎样

当失败时服务器并不会重传ack报文，而是直接发送RTS报文段，进入CLOSED状态。这样做的目的是为了防止SYN洪泛攻击。

TCP四次挥⼿

（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，也要消耗一个序号。
（2）服务器收到连接释放报文，发出确认报文，ACK=1，ack=u+1，并且带上自己的序列号seq=v，此时，服务端就进入了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，这时候处于半关闭状态，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）客户端收到服务器的确认请求后，此时，客户端就进入FIN-WAIT-2（终止等待2）状态，等待服务器发送连接释放报文（在这之前还需要接受服务器发送的最后的数据）。
（4）服务器将最后的数据发送完毕后，就向客户端发送连接释放报文，FIN=1，ack=u+1，由于在半关闭状态，服务器很可能又发送了一些数据，假定此时的序列号为seq=w，此时，服务器就进入了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TCB后，才进入CLOSED状态。
（6）服务器只要收到了客户端发出的确认，立即进入CLOSED状态。同样，撤销TCB后，就结束了这次的TCP连接。可以看到，服务器结束TCP连接的时间要比客户端早一些。

为什么需要四次挥手

四次挥手其实是客户端和服务端的两次挥手，也就是客户端和服务端分别释放连接的过程。从上图可以看到，客户端在发送完最后一次确认之后，还要等待2MSL的时间。主要有两个原因，一个是为了让B能够按照正常步骤进入CLOSED状态，二是为了防止已经失效的请求连接报文出现在下次连接中。

解释：
（1）由于客户端最后一个ACK可能会丢失，这样B就无法正常进入CLOSED状态。于是B会重传请求释放的报文，而此时A如果已经关闭了，那就收不到B的重传请求，就会导致B不能正常释放。而如果A还在等待时间内，就会收到B的重传，然后进行应答，这样B就可以进入CLOSED状态了。
（2）在这2MSL等待时间里面，本次连接的所有的报文都已经从网络中消失，从而不会出现在下次连接中。