TCP中的“三次握手”和“四次挥手”（全）

目录

一、网络协议模型

二、TCP/UDP

什么时候应该使用TCP？

什么时候应该使用UDP？

三、TCP报文

四、TCP三次握手

为什么要三次握手？

五、四次分手

为什么要四次分手？

为什么要等待2MSL？

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我们在学习计算机网络的过程中肯定会学习到它的传输方式，以及他的工作模型等。下面给大家分享自己借鉴总结的相关知识点，跟大家分享，大自然的搬运工。

一、网络协议模型

首先，我们先了解下TCP/IP协议模型，并与OSI模型的对比参考

应用层		应用层
表示层
会话层
传输层		传输层
网络层		网络层
数据链路层		网络接口层
物理层

 

二、TCP/UDP

这次我们要分析的TCP属于网络层协议，其中还包括UDP（后边一起吐槽），虽然都在网络层，但也有不同的特性，同时也具有不同的应用场景，下边对比分析。

	TCP	UDP
可靠性	可靠	不可靠
连续性	面向连接	无连接
报文	面向字节流	面向报文
效率	传输效率低	传输效率高
双工性	全双工	一对一、一对多、多对一、多对多
流量控制	滑动窗口控制	无控制
拥塞控制	慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复	无
传输速度	慢	快
应用场景	对效率要求低，对准确性要求高或者要求有连接的场景	对效率要求高，对准确性要求低
应用协议层	SMTP、TELNET、HTTP、FTP等	DNS、TFTP、SNMP、NFS等

什么时候应该使用TCP？

当对网络通讯质量有要求的时候，比如：整个数据要准确无误的传递给对方，这往往用于一些要求可靠的应用，比如HTTP、HTTPS、FTP等传输文件的协议，POP、SMTP等邮件传输的协议。

什么时候应该使用UDP？

当对网络通讯质量要求不高的时候，要求网络通讯速度能尽量的快，这时就可以使用UDP。

三、TCP报文

	16位	16位
TCP首部	源 端 口	目 的 端 口	20字节的固定首部
序   号
确  认 号
数据偏移	保留	URG	ACK	PSH	RST	SYN	FIN	窗  口
校 验	紧 急 指 针
选项（长度可变）	填 充
	数   据

URG（urgent） ：紧急指针是否有效。为1，表示某一位需要被优先处理
ACK（acknowledgement）：确认号是否有效，一般置为1
PSH（push）：提示接收端应用程序立即从TCP缓冲区把数据读走
RST（reset）：对方要求重新建立连接，复位。
SYN（synchronous）：请求建立连接，并在其序列号的字段进行序列号的初始值设定。建立连接，设置为1
FIN （finish）：希望断开连接。

四、TCP三次握手

第一次握手：建立连接。客户端发送连接请求报文段，将SYN位置为1，Sequence Number为x；然后，客户端进入SYN_SEND状态，等待服务器的确认；

第二次握手：服务器收到SYN报文段。服务器收到客户端的SYN报文段，需要对这个SYN报文段进行确认，设置Acknowledgment Number为x+1(Sequence Number+1)；同时，自己自己还要发送SYN请求信息，将SYN位置为1，Sequence Number为y；服务器端将上述所有信息放到一个报文段（即SYN+ACK报文段）中，一并发送给客户端，此时服务器进入SYN_RECV状态； 

第三次握手：客户端收到服务器的SYN+ACK报文段。然后将Acknowledgment Number设置为y+1，向服务器发送ACK报文段，这个报文段发送完毕以后，客户端和服务器端都进入ESTABLISHED状态，完成TCP三次握手。

TCP三次握手就好比两个人在街上隔着50米看见了对方，但是因为雾霾等原因不能100%确认，所以要通过招手的方式相互确定对方是否认识自己。

1. 张三首先向李四招手(syn)，李四看到张三向自己招手后，向对方点了点头挤出了一个微笑(ack)。张三看到李四微笑后确认了李四成功辨认出了自己(进入estalished状态)。
2. 但是李四还有点狐疑，向四周看了一看，有没有可能张三是在看别人呢，他也需要确认一下。
3. 所以李四也向张三招了招手(syn)，张三看到李四向自己招手后知道对方是在寻求自己的确认，于是也点了点头挤出了微笑(ack)，李四看到对方的微笑后确认了张三就是在向自己打招呼(进入established状态)。
4. 于是两人加快步伐，走到了一起，相互拥抱

为什么要三次握手？

为了防止已失效的连接请求报文段突然又传送到了服务端，因而产生错误。

具体例子：“已失效的连接请求报文段”的产生在这样一种情况下：client发出的第一个连接请求报文段并没有丢失，而是在某个网络结点长时间的滞留了，以致延误到连接释放以后的某个时间才到达server。本来这是一个早已失效的报文段。但server收到此失效的连接请求报文段后，就误认为是client再次发出的一个新的连接请求。

五、四次分手

第一次分手：主机1（可以使客户端，也可以是服务器端），设置Sequence Number，向主机2发送一个FIN报文段；此时，主机1进入FIN_WAIT_1状态；这表示主机1没有数据要发送给主机2了；

第二次分手：主机2收到了主机1发送的FIN报文段，向主机1回一个ACK报文段，Acknowledgment Number为Sequence Number加1；主机1进入FIN_WAIT_2状态；主机2告诉主机1，我“同意”你的关闭请求；
第三次分手：主机2向主机1发送FIN报文段，请求关闭连接，同时主机2进入LAST_ACK状态；

第四次分手：主机1收到主机2发送的FIN报文段，向主机2发送ACK报文段，然后主机1进入TIME_WAIT状态；主机2收到主机1的ACK报文段以后，就关闭连接；此时，主机1等待2MSL后依然没有收到回复，则证明Server端已正常关闭，那好，主机1也可以关闭连接了。

TCP断开链接的过程和建立链接的过程比较类似，只不过中间的两部并不总是会合成一步走，所以它分成了4个动作，张三挥手(fin)——李四伤感地微笑(ack)——李四挥手(fin)——张三伤感地微笑(ack)。

1. 之所以中间的两个动作没有合并，是因为tcp存在「半关闭」状态，也就是单向关闭。
2. 张三已经挥了手，可是人还没有走，只是不再说话，但是耳朵还是可以继续听，李四呢继续喊话。等待李四累了，也不再说话了，超张三挥了挥手，张三伤感地微笑了一下，才彻底结束了。

为什么要四次分手？

TCP协议是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的运输层通信协议。TCP是全双工模式，这就意味着，当主机1发出FIN报文段时，只是表示主机1已经没有数据要发送了，主机1告诉主机2，它的数据已经全部发送完毕了；但是，这个时候主机1还是可以接受来自主机2的数据；当主机2返回ACK报文段时，表示它已经知道主机1没有数据发送了，但是主机2还是可以发送数据到主机1的；当主机2也发送了FIN报文段时，这个时候就表示主机2也没有数据要发送了，就会告诉主机1，我也没有数据要发送了，之后彼此就会愉快的中断这次TCP连接。

为什么要等待2MSL？

MSL：报文段最大生存时间，它是任何报文段被丢弃前在网络内的最长时间。原因有二：

• 保证TCP协议的全双工连接能够可靠关闭

• 保证这次连接的重复数据段从网络中消失

第一点：如果主机1直接CLOSED了，那么由于IP协议的不可靠性或者是其它网络原因，导致主机2没有收到主机1最后回复的ACK。那么主机2就会在超时之后继续发送FIN，此时由于主机1已经CLOSED了，就找不到与重发的FIN对应的连接。所以，主机1不是直接进入CLOSED，而是要保持TIME_WAIT，当再次收到FIN的时候，能够保证对方收到ACK，最后正确的关闭连接。

第二点：如果主机1直接CLOSED，然后又再向主机2发起一个新连接，我们不能保证这个新连接与刚关闭的连接的端口号是不同的。也就是说有可能新连接和老连接的端口号是相同的。一般来说不会发生什么问题，但是还是有特殊情况出现：假设新连接和已经关闭的老连接端口号是一样的，如果前一次连接的某些数据仍然滞留在网络中，这些延迟数据在建立新连接之后才到达主机2，由于新连接和老连接的端口号是一样的，TCP协议就认为那个延迟的数据是属于新连接的，这样就和真正的新连接的数据包发生混淆了。所以TCP连接还要在TIME_WAIT状态等待2倍MSL，这样可以保证本次连接的所有数据都从网络中消失。

 

 

 

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借鉴原文链接：
掘金：https://juejin.im/post/598ba1d06fb9a03c4d6464ab（关于 TCP/IP，运维必知必会的十个问题）
CSDN：https://blog.csdn.net/qq_25948717/article/details/80382766（TCP三次握手中SYN，ACK，Seq含义）
简书：https://www.jianshu.com/p/573700560be0（TCP报文格式说明）
知乎：https://zhuanlan.zhihu.com/p/40667482（【TCP】详解TCP 三次握手和四次挥手）