TCP三次握手四次挥手

最新推荐文章于 2025-05-26 15:25:32 发布

bucktan

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分类专栏： tcp三次握手

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1 tcp连接前言

1、客户端与服务器之间数据的发送和返回的过程当中需要创建一个叫tcp connection，由于tcp不存在连接的概念，只存在请求和响应，请求和响应都是数据包，他们之间都是经过由tcp创建的一个从客户端发起，服务器端接收的类似连接的通道，这个连接可以一直保持，http请求是在这个连接的基础上发送的
2、在一个tcp连接上是可以发送多个http请求的，不同http版本这个模式不一样
3、在http/1.0中这个tcp连接是在http请求叉棍见的时候同步创建的，http请求发送到服务器端，服务器端响应了之后，这个tcp连接就关闭了；
http/1.1中可以以某种方式声明这个连接一直保持，一个请求传输完之后，另一个请求可以接着传输。这样的好处是：在创建一个TCP连接的过程中需要“三次握手”的消耗，“三次握手”代表有三次网络传输。
如果TCP连接保持，第二个请求发送就没有这“三次握手”的消耗。HTTP/2中同一个TCP连接里还可以并发地传输http请求。

2 tcp报文格式简介

报文格式图片说明

1、序号（sequence number）：Seq序号，占32位，4字节，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、确认号（acknowledgement number）：Ack序号，占32位，4字节，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（Flags)：共六个，及URG/ACK/PSH/RST/SYN/FIN等，具体含义如下：
URG：紧急指针（urgent pointer）有效
ACK：确认序号有效
PSH：接收方应该尽快将这个报文交给应用层
RST：重置连接
SYN：发起一个新的连接
FIN：释放一个连接
注意：不要将确认序号Ack与标志位中的ACK混了；确认方Ack=发起方Seq+1，两端匹配

3 tcp的三次握手

tcp三次握手即tcp连接的建立，这个连接必须是一方主动打开，另一方被动打开的，图解流程

握手之前客户端主动打开连接，结束CLOSED阶段，服务端被动打开也结束CLOSED阶段进入LISTEN阶段，然后开始三次握手：
1、首先客户端向服务器端发送一段tcp报文：
标志位为SYN=1，表示“请求建立新连接”
序号为Seq=x（x一般为0或1）
随后客户端进入SYN-SENT阶段
2、服务器端接收到来自客户端的tcp报文后，结束LISTEN阶段，并返回一段tcp报文：
标志位为SYN=1和ACK=1，表示“确认客户端的报文Seq序号有效，服务器能正常接收客户端发送的数据，并同意创建新连接”（即告诉客户端，服务器收到了你的数据）
序号为Seq=y
确认号为Ack=x+1，表示收到客户端的序号Seq并将其值加1作为自己确认号；随后服务器端进入SYN-RCVD阶段
3、客户端接收到来自服务器端的确认收到数据的tcp报文之后，明确了从客户端到服务器的数据传输是正常的，结束SYN-SENT阶段，并返回最后一段tcp报文：
标志位为ACK，表示”确认收到服务器端同意连接的信号“（即告诉服务器，我知道你收到我发的数据了）
序号为Seq=x+1，表示收到服务器端的确认号Ack，并将其值作为自己的序号值
确认号为Ack=y+1，表示收到服务器端序号Seq，并将其值加1作为自己的确认号Ack的值
随后客户端进入ESTABLISHED阶段
服务器端收到来自客户端的”确认收到服务器数据“的tcp报文之后，明确了从服务器到客户端的数据传输是正常的，结束SYN-RCVD阶段，进入ESTABLISHED阶段
此后客户端和服务器端进行正常的数据传输，这就是”三次握手"的过程。
附：三次握手通俗理解

4、tcp的四次挥手

u斜体样式tcp四次挥手就是tcp连接的释放，连接的释放也必须是一方主动释放，另一方被动释放；挥手之前主动释放连接的客户端结束ESTABSHED阶段，随后开始四次挥手；以客户端主动发起释放为例，图解说明：

1、首先客户端想要释放连接，向服务器端发送一段tcp报文，其中：
标记位为FIN，表示“请求释放连接”
序号为Seq=U
随后客户端进入FIN-WAIT-1阶段，即半关闭阶段，并且停止在客户端到服务器端方向上发送数据，但是客户端仍然能接收从服务器端传输过来的数据
注意：这里不发送的是正常连接时传输的数据（非确认报文），而不是一切数据，所以客户端仍然能发送ACK确认报文
2、服务器端接受到从客户端发出的tcp报文之后，确认了客户端想要释放连接，随后服务器端结束ESTABLISHED阶段，进入CLOSE-WAIT阶段（半关闭状态）并返回一段tcp报文：
标记位为ACK，表示“接收到客户端发送的释放连接的请求”
序号为Seq=V
确认号为Ack=U+1，表示是在收到客户端报文的基础上，将其序号Seq值加1作为本段报文确认号Ack的值
随后服务器端开始准备释放服务器端到客户端方向上的连接。
客户端收到从服务器端发出的tcp报文之后，确认了服务器收到了客户端发出的释放连接请求，随后客户端结束FIN-WAIT-1阶段，进入FIN-WAIT-2阶段
前“两次挥手”既让服务器端知道了客户端想要释放连接，也让客户端知道了服务器端了解了自己想要释放连接的请求，于是，可以确认关闭客户端到服务器端方向上的连接了
3、服务器端自从发出ACK确认报文之后，经过CLOSED-WAIT阶段，做好了释放服务器端到客户端方向上的连接准备，再次向客户端发出一段tcp报文：
标记位为FIN，ACK；表示“已经准备好释放连接了”，注意，这里的ACK并不是确认收到服务器端博阿文的确认报文
序号为Seq=W
确认号为Ack=U+1，表示是在收到客户端报文的基础上，将其序号Seq值加1作为本段报文确认号Ack的值
随后服务器端结束CLOSED-WAIT阶段，进入LAST-Ack阶段。并且停止在服务器端倒客户端的方向上发送数据，但是服务器端仍然能够接收从客户端传输过来的数据。
4、客户端收到从服务器端发出的tcp报文，确认了服务器端已做好释放连接的准备，结束FIN-WAIT-2阶段，进入TIME-WAIT阶段，并向服务器端发送一段报文：
标记位为ACK，表示“接收到服务器端准备好释放连接的信号”
序号为Seq=U+1；表示在收到了服务器端报文的基础上，将其确认号Ack值作为本段报文序号的值
确认号位Ack=W+1，表示在收到了服务器端报文的基础上，将其序号Seq值作为本段报文确认号的值
随后客户端开支在TIME-WAIT阶段等待2MSL
服务器端收到从客户端发出的tcp报文之后结束LAST-WAIT阶段,进入CLOSED阶段，由此正式确认关闭服务器端到客户端方向上的连接。
客户端等待2MSL之后，结束TIME-WAIT阶段，进入CLOSED阶段，由此完成“四次挥手”
后“两次挥手”既让客户端知道了服务器端准备好释放连接了，也让服务器端知道了客户端了解了自己准备好释放连接了。于是，可以确认关闭服务器端到客户端方向上的连接，由此完成“四次挥手* *
附：通俗理解四次挥手

5、其他

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。
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，有可能最后一个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。

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。

现在把三次握手改成仅需要两次握手，死锁是可能发生的。作为例子，考虑计算机S和C之间的通信，假定C给S发送一个连接请求分组，S收到了这个分组，并发送了确认应答分组。按照两次握手的协定，S认为连接已经成功地建立了，可以开始发送数据分组。可是，C在S的应答分组在传输中被丢失的情况下，将不知道S 是否已准备好，不知道S建立什么样的序列号，C甚至怀疑S是否收到自己的连接请求分组。在这种情况下，C认为连接还未建立成功，将忽略S发来的任何数据分组，只等待连接确认应答分组。而S在发出的分组超时后，重复发送同样的分组。这样就形成了死锁。

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秒钟发送一次。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。