TCP三次握手，四次挥手详解以及相关面试问题

TCP 三次握手

TCP三次握手图解：

TCP三次握手概述：

首先要明白两次握手是必须的，如果只有一次握手，无法建立可靠的连接，因为并不知道另一方有没有收到信息，所以两次握手是必须的。

1.第一次握手：客户端向服务器发送请求，服务器接收到请求
客户端 ——> 服务端 : SYN = 1 , seq = x

SYN = 1 代表同步请求，seq则是发送的序列号（必须发送序列号，因为序列号可以避免因网络延迟带来的信号混乱）

2.第二次握手：服务器接受请求，向客户端发送同步信号
服务端 ——> 客户端： SYN = 1, ACK = 1, seq = y, ack = x + 1

SYN = 1 代表同步请求，seq代表服务端发出报文段的序列号，ack则是确认号（确认号只有在 ACK = 1 的情况下才有效).
SYN = 1 , ACK = 1代表这是对客户端发来的同步请求的回复

3.第三次握手：客户端向服务器发送准备完成信号
客户端 ——> 服务端： ACK = 1, seq = x + 1 , ack = y + 1

此时的 SYN = 0, 说明此信号已经不是同步请求，而是互相传送数据的确认，第三次握手可以避免因网络延时问题造成的服务器空等待，也可以避免第二次握手信号丢失导致服务器错误传输数据。

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TCP 四次挥手

TCP四次挥手图解：

TCP四次挥手概述：

TCP关闭连接必须是可靠的，也就是让客户端和服务端都可靠的关闭连接。

如果只有一次挥手客户端就直接关闭，那么可能数据还没有传输完成，服务器还有可能空等待。

如果是两次挥手，数据也可能没有传完。

如果是三次挥手，这一次的挥手可能丢失，这样服务器虽然正常关闭，但是客户
端却一直空等待，认为服务器还在传数据。

第四次挥手：可以防止第三次挥手的信号丢失

等待2ML：客户端第四次挥手后等待2MSL, 可以防止第四次挥手信号的丢失

四次挥手分析：

1.第一次挥手：客户端告知服务器，自己传输完成，让服务器关闭
客户端 ——> 服务端： seq = u, FIN = 1

2.第二次挥手：服务器得知客户端将结束连接，返回确认消息，并持续传送最后的数据
服务端 ——> 客户端： seq = v, ACK = 1, ack = u + 1

3.第三次挥手：服务器将最后的数据传送完成，向客户端发送确认消息，让客户端关闭
服务端 ——> 客户端： seq = w, FIN = 1, ACK = 1, ack = u + 1

4.第四次挥手：客户端收到消息，等待2MSL之后，如果没有服务端重发的ACK消息，自己就关闭
客户端 ——> 服务端： seq = u + 1, ACK = 1, ack = w + 1

TCP的四次挥手在本质上都是为了让客户端与服务器正常的关闭。

那么为什么客户端需要等待2MSL再关闭？
因为服务端可能没有收到最后一次发来的ACK，那么他就不会关闭，这样客户端提前关闭了，服务端却一直再运行消耗着资源。
让客户端等待2MSL再关闭，如果期间服务端没有收到最后一次发来的ACK，那么会有超时重传机制，也就是相当于重新进行第三次挥手，那么客户端在2MSL的时间内也回重新收到ACK，然后再一次进行第四次挥手让服务器关闭

注意：服务端在进行第三次挥手后，立刻会启动超时重传机制；客户端在发出第四次挥手后，立刻就会启动2MSL的等待

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TCP三次握手，四次挥手常见面试问题：

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?(为什么挥手需要四次?

根本原因是因为服务器在接收到客户端的FIN请求后，会进行最后数据的传输；如果没有数据要传输，改成三次挥手也可以。

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?

如果没有TIME_WAIT，可能会出现下面两种情况：
1.第四次挥手ACK信号丢失，客户端直接进入CLOSED状态，服务端将会一直等待；让客户端等待2MSL时间，即便是第四次挥手信号丢失，服务端也会开启超时重传机制，重新发送第三次挥手的信号（2MSL的时间可以让信号丢失的情况下，超时重传机制重新发的信号也能够到达）。
2.因网络延迟在传输过程中迟到的数据在TIME_WAIT状态被直接忽略，这样不会对下一次的连接造成影响。

3.为什么不能用两次握手进行连接?

如果只有两次握手，可能会有两种情况：
1.如果第二次握手的ACK信号丢失，服务器直接进入ESTABLISHED状态，而客户端没有收到，会形成死锁;
2.因网络延迟发生的串链现象，客户端的SYN请求延后到达，已经失效但是服务器也回应答，造成死锁

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?

服务端会有一个超时关闭机制，如果限定时间内没有接收到客户端的数据传送，那么就认为客户端已经出现故障， 服务器自动断开