三次握手/四次挥手

本文详细解释了TCP/IP协议中三次握手建立连接的过程及四次挥手关闭连接的原因。探讨了为何连接建立与断开操作次数不同,并介绍了TIME_WAIT状态的作用。

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TCP/IP协议中,TCP协议提供可靠的连接服务,采用三次握手建立一个连接,如图1所示。

1)第一次握手:建立连接时,客户端A发送SYN包(SYN=j)到服务器B,并进入SYN_SEND状态,等待服务器B确认。

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

3)第三次握手:客户端A收到服务器BSYNACK包,向服务器B发送确认包ACKACK=k+1),此包发送完毕,客户端A和服务器B进入ESTABLISHED状态,完成三次握手。

完成三次握手,客户端与服务器开始传送数据。

                               图1 TCP三次握手建立连接

由于TCP连接是全双工的,因此每个方向都必须单独进行关闭。这个原则是当一方完成它的数据发送任务后就能发送一个FIN来终止这个方向的连接。收到一个 FIN只意味着这一方向上没有数据流动,一个TCP连接在收到一个FIN后仍能发送数据。首先进行关闭的一方将执行主动关闭,而另一方执行被动关闭。

1)客户端A发送一个FIN,用来关闭客户A到服务器B的数据传送(报文段4)。

2)服务器B收到这个FIN,它发回一个ACK,确认序号为收到的序号加1(报文段5)。和SYN一样,一个FIN将占用一个序号。

3)服务器B关闭与客户端A的连接,发送一个FIN给客户端A(报文段6)。

4)客户端A发回ACK报文确认,并将确认序号设置为收到序号加1(报文段7)。

TCP采用四次挥手关闭连接如图2所示。

                               图2  TCP四次挥手关闭连接

1.为什么建立连接协议是三次握手,而关闭连接却是四次握手呢?

这是因为服务端的LISTEN状态下的SOCKET当收到SYN报文的建连请求后,它可以把ACKSYNACK起应答作用,而SYN起同步作用)放在一个报文里来发送。但关闭连接时,当收到对方的FIN报文通知时,它仅仅表示对方没有数据发送给你了;但未必你所有的数据都全部发送给对方了,所以你可以未必会马上会关闭SOCKET,也即你可能还需要发送一些数据给对方之后,再发送FIN报文给对方来表示你同意现在可以关闭连接了,所以它这里的ACK报文和FIN报文多数情况下都是分开发送的。

2.为什么TIME_WAIT状态还需要等2MSL后才能返回到CLOSED状态?

这是因为虽然双方都同意关闭连接了,而且握手的4个报文也都协调和发送完毕,按理可以直接回到CLOSED状态(就好比从SYN_SEND状态到ESTABLISH状态那样);但是因为我们必须要假想网络是不可靠的,你无法保证你最后发送的ACK报文会一定被对方收到,因此对方处于LAST_ACK状态下的SOCKET可能会因为超时未收到ACK报文,而重发FIN报文,所以这个TIME_WAIT状态的作用就是用来重发可能丢失的ACK报文。

 

### TCP三次握手过程详解 TCP三次握手的主要目的是在客户端和服务器之间建立可靠的连接,同时确保双方的发送和接收能力正常,并协商初始序列号。以下是具体的三次握手过程: 1. **第一次握手**:客户端向服务器发送一个SYN(同步)包,表示希望与服务器建立连接,并随机生成一个初始序列号`ISN_Client`[^2]。 ```plaintext Client -> Server: SYN(ISN_Client) ``` 2. **第二次握手**:服务器收到客户端的SYN包后,会返回一个SYN-ACK包。该包包含两个信息: - 服务器的初始序列号`ISN_Server`。 - 对客户端SYN包的确认(ACK),表示已收到客户端的请求[^3]。 ```plaintext Server -> Client: SYN(ISN_Server), ACK(ISN_Client + 1) ``` 3. **第三次握手**:客户端收到服务器的SYN-ACK包后,会发送一个ACK包给服务器,确认已收到服务器的响应,并准备好进行数据传输[^1]。 ```plaintext Client -> Server: ACK(ISN_Server + 1) ``` 至此,三次握手完成,客户端和服务器之间的连接成功建立。 --- ### TCP四次挥手过程详解 TCP四次挥手的过程用于关闭连接,确保双方都已正确接收所有数据并释放资源。以下是具体的四次挥手过程: 1. **第一次挥手**:客户端发送一个FIN(结束)包给服务器,表示客户端已经没有数据需要发送了,但仍然可以接收来自服务器的数据[^3]。 ```plaintext Client -> Server: FIN ``` 2. **第二次挥手**:服务器收到客户端的FIN包后,会发送一个ACK包给客户端,表示已收到客户端的关闭请求[^1]。 ```plaintext Server -> Client: ACK(FIN + 1) ``` 3. **第三次挥手**:服务器在完成自身数据发送后,也会发送一个FIN包给客户端,表示服务器也没有数据需要发送了。 ```plaintext Server -> Client: FIN ``` 4. **第四次挥手**:客户端收到服务器的FIN包后,会发送一个ACK包给服务器,确认已收到服务器的关闭请求,并进入TIME_WAIT状态,等待一段时间后彻底关闭连接。 ```plaintext Client -> Server: ACK(FIN + 1) ``` 至此,四次挥手完成,客户端和服务器之间的连接被安全地关闭。 --- ### 注意事项 - 如果将三次握手改为两次握手,可能会导致死锁问题,因为无法确保双方是否已准备好进行数据传输[^2]。 - 四次挥手过程中,客户端进入TIME_WAIT状态是为了防止网络中可能存在重复的报文段影响新连接的建立[^3]。 ---
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