关于TCPIP的三次握手和四次挥手的总结

一下内容抄自TCPIP详解卷1，本文的图片来自：http://blog.sina.com.cn/s/blog_5938ff2f0101md4r.html

三次握手：

1.客户端发送一个SYN段指明客户端要连接的服务器的端口，以及初始化序列。这个SYN段称为报文段1.

2.服务器端接收到客户端发来的SYN段后发送一个包含服务器序列的SYN段作为应答。同时将确认序列设置为客户端的ISN加1，以对客户端的SYN序列进行确认。一个SYN段占用一个序列。

3.客户端必须将确认序列设置为服务器的SYN段的ISN加1，以对服务器端的SYN段进行收到的确认。整个过程如下图所示：

问题：为什么不能只两次握手？

三次握手的目的：消除旧有连接请求的SYN消息对新连接的干扰，同步连接双方的序列号和确认号并交换TCP 窗口大小信息。

 设想：如果只有两次握手，那么第二次握手后服务器只向客户端发送ACK包，此时客户端与服务器端建立连接。在这种握手规则下： 

            假设：如果发送网络阻塞，由于TCP/IP协议定时重传机制，B向A发送了两次SYN请求，分别是x1和x2，且因为阻塞原因，导致x1连接请求和x2连接请求的TCP窗口大小和数据报文长度不一致，如果最终x1达到A，x2丢失，此时A同B建立了x1的连接，这个时候，因为AB已经连接，B无法知道是请求x1还是请求x2同A连接，如果B默认是最近的请求x2同A建立了连接，此时B开始向A发送数据，数据报文长度为x2定义的长度，窗口大小为x2定义的大小，而A建立的连接是x1，其数据包长度大小为x1，TCP窗口大小为x1定义，这就会导致A处理数据时出错。

 很显然，如果A接收到B的请求后，A向B发送SYN请求y3（y3的窗口大小和数据报长度等信息为x1所定义），确认了连接建立的窗口大小和数据报长度为x1所定义，A再次确认回答建立x1连接，然后开始相互传送数据，那么就不会导致数据处理出错了。    

   SYN攻击：

            在三次握手过程中，Server发送SYN-ACK之后，收到Client的ACK之前的TCP连接称为半连接（half-open connect），此时Server处于SYN_RCVD状态，当收到ACK后，Server转入ESTABLISHED状态。SYN攻击就是Client在短时间内伪造大量不存在的IP地址，并向Server不断地发送SYN包，Server回复确认包，并等待Client的确认，由于源地址是不存在的，因此，Server需要不断重发直至超时，这些伪造的SYN包将产时间占用未连接队列，导致正常的SYN请求因为队列满而被丢弃，从而引起网络堵塞甚至系统瘫痪。SYN攻击时一种典型的DDOS攻击，检测SYN攻击的方式非常简单，即当Server上有大量半连接状态且源IP地址是随机的，则可以断定遭到SYN攻击了，使用如下命令可以让之现行：

                        #netstat -nap | grep SYN_RECV

四次挥手：

这是由TCP连接的半关闭造成的。因为TCP的连接是全双工的，所以每个方向都必须单独的进行关闭。这一原则是当一方完成数据发送的时候，将会发送一个FIN段来终止这一个方向上的数据的传输，但另一个方向的数据的传输仍然可以进行，这个由TCP的半关闭性质决定的。直到另一个方向也发送一个FIN段来终止连接，这是两个方向上才没有数据的传送。首先发送FIN的一端将执行主动关闭，而另一端将执行被动关闭。过程如下：

（1）第一次挥手：Client发送一个FIN，用来关闭Client到Server的数据传送，Client进入FIN_WAIT_1状态。

            （2）第二次挥手：Server收到FIN后，发送一个ACK给Client，确认序号为收到序号+1（与SYN相同，一个FIN占用一个序号），Server进入CLOSE_WAIT状态。

            （3）第三次挥手：Server发送一个FIN，用来关闭Server到Client的数据传送，Server进入LAST_ACK状态。

            （4）第四次挥手：Client收到FIN后，Client进入TIME_WAIT状态，接着发送一个ACK给Server，确认序号为收到序号+1，Server进入CLOSED状态，完成四次挥手。

 上面是一方主动关闭，另一方被动关闭的情况，实际中还会出现同时发起主动关闭的情况，具体流程如下图：

四、附注

            关于三次握手与四次挥手通常都会有典型的面试题，在此提出供有需求的XDJM们参考：

            （1）三次握手是什么或者流程？四次握手呢？答案前面分析就是。

            （2）为什么建立连接是三次握手，而关闭连接却是四次挥手呢？

            这是因为服务端在LISTEN状态下，收到建立连接请求的SYN报文后，把ACK和SYN放在一个报文里发送给客户端。而关闭连接时，当收到对方的FIN报文时，仅仅表示对方不再发送数据了但是还能接收数据，己方也未必全部数据都发送给对方了，所以己方可以立即close，也可以发送一些数据给对方后，再发送FIN报文给对方来表示同意现在关闭连接，因此，己方ACK和FIN一般都会分开发送。