TCP三次握手与四次挥手

前几天有朋友在面试的时候，被问到一些关于TCP三次握手和四次挥手的知识，然后我们就在微信群里讨论了一番，我觉得这次知识点还是可以总结记录一下的。

TCP状态标志
TCP有6种标示:SYN(建立联机) ACK(确认) PSH(传送) FIN(结束) RST(重置) URG(紧急)

三次握手
大家都知道TCP是需要三次握手之后才能进行数据传送的，那么三次握手是怎样握手的呢？

三次握手

• 第一次握手
  客户端向服务器发出连接请求报文，这时报文首部中的同部位SYN=1，同时随机生成初始序列号 seq=x，此时，TCP客户端进程进入了 SYN-SENT（同步已发送状态）状态。TCP规定，SYN报文段（SYN=1的报文段）不能携带数据，但需要消耗掉一个序号。这个三次握手中的开始。表示客户端想要和服务端建立连接。

• 第二次握手
  TCP服务器收到请求报文后，如果同意连接，则发出确认报文。确认报文中应该 ACK=1，SYN=1，确认号是ack=x+1，同时也要为自己随机初始化一个序列号 seq=y，此时，TCP服务器进程进入了SYN-RCVD（同步收到）状态。这个报文也不能携带数据，但是同样要消耗一个序号。这个报文带有SYN(建立连接)和ACK(确认)标志，询问客户端是否准备好。

• 第三次握手
  TCP客户进程收到确认后，还要向服务器给出确认。确认报文的ACK=1，ack=y+1，此时，TCP连接建立，客户端进入ESTABLISHED（已建立连接）状态。TCP规定，ACK报文段可以携带数据，但是如果不携带数据则不消耗序号。这里客户端表示我已经准备好。

注意：
握手只是建立通道，并没有发送数据的，握手完成之后，会建议一个长久的连接，直到某一个请求断开。

为什么要三次握手？

• 如果只有一次握手，Client不能确定与Server的单向连接，更加不能确定Server与Client的单向连接；
• 如果只有两次握手，Client确定与Server的单向连接，但是Server不能确定与Client的单向连接；
• 只有三次握手，Client与Server才能相互确认双向连接，实现双工数据传输。

四次挥手

四次挥手

• 第一次挥手
  TCP发送一个FIN(结束)，用来关闭客户到服务端的连接。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。

• 第二次挥手
  服务端收到这个FIN，他发回一个ACK(确认)，确认收到序号为收到序号+1，和SYN一样，一个FIN将占用一个序号。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。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）。

• 第三次挥手
  服务端发送一个FIN(结束)到客户端，服务端关闭客户端的连接。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。

• 第四次挥手
  客户端发送ACK(确认)报文确认，并将确认的序号+1，这样关闭完成。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。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。

注意：
为什么要四次挥手？
“三次握手”的第二次握手发送SYN+ACK回应第一次握手的SYN，但是“四次挥手”的第二次挥手只能发送ACK回应第一次挥手的FIN，因为此时Server可能还有数据传输给Client，所以Server传输数据完成后才能发起第三次挥手发送FIN给Client，等待Client的第四次挥手ACK。

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