TCP为什么建连需要三次握手，而断连需要四次挥手？

一、详解TCP概念及特点

概念：TCP是传输层协议，对应OSI网络模型的第四层：传输层

特点：1、基于链接（点对点），也就是传输数据前需要建立好链接，然后再进行传输。

            2、双工传输，一旦建立，双向通信。

            3、基于字节流而非报文，TCP能够保证接收数据的有序性和完整性，因此TCP能够提供可靠传输。

            4、流量控制

                TCP的流量控制由滑动窗口来实现的，滑动窗口控制流量取决于接收方的窗口大小。

                滑动窗口的本质是动态缓冲区，接收端根据自己的处理能力，再TCP的Header种动态的调整窗口大小，通过ACK包通知给发送端，发送端根据窗口的大小调整发送的速度。

            5、拥塞控制

                TCP考虑到网络问题可能导致大量重传等问题，进而导致网络情况进一步恶化，因此TCP协议还提供了拥塞控制。

                拥塞控制主要有四个算法：慢启动、拥塞避免、快速重传和快速恢复。

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二、详解TCP的三次握手建立连接

tcp三次握手过程

TCP是基于链接的，所以在传输数据前需要新建链接，并且是双工传输，不区分客户端与服务端，这里把主动发起链接的一端叫做Client，被动建立链接的一端叫做Server。

首先建立链接前Server端先监听端口，因此初始状态是LISTEN状态，这时Client端准备建立连接，先发送一个SYN同步包，发送完同步包后Client端状态变成SYN_SENT状态。

Server端接收到SYN后，同意建立链接，会向Client端回复一个ACK数据包。由于TCP是双工传输，Server端也会同时向Client端发送SYN数据包，申请Server端向Client端的反向建立链接，发送完ACK和SYN后，Server端状态变成SYN_RCVD状态。

Client端接收到Server端的ACK后，状态就变成了ESTABLISHER状态，同时，Client端向Server端发送ACK，回复Server端的请求。Server端收到ACK后，链接状态就变成ESTABLISHER状态，此时建连完成，双方随时可以进行数据传输。

注意：1、三次握手是为了建立双向链接，需要记住状态的变化。

           2、SYN洪水攻击的原因：Server端收到Client端的SYN同步包后，回复ACK和SYN，但是Client不进行回复，导致Server端大量链接处于SYN_RCVD（半连接）状态，进而影响其他正常请求的连接。

            解决：a、设置TCP参数 tcp_synack_retries=0 来加快半链接的回收速度。

                         b、调大 tcp_max_syn_backlog 来应对少量的洪水攻击，具体调大多少看内存而定，这个参数起辅助作用。

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三、详解TCP四次挥手断开连接

tcp四次挥手过程

TCP连接关闭，双方都可以先发起，这里吧先发起的一方称为Client。

首先通信的双方状态都是ESTABLISHER状态，然后Client端发起关闭连接请求，Client端向Server端发送FIN数据包，表示Client端已经没有数据要发送了，然后Client端进入FIN_WAIT_1状态。

Server端接收到FIN后返回ACK数据包，就进入CLOSE_WAIT状态，此时Server端属于半关闭状态，因为此时Client端已经不会再向Server端传输数据了，但是Server端向Client可能还有数据要发送。Client端接收到ACK后，进入FIN_WAIT_2状态。

当Server端数据发送完毕后，Server端会向Client端发送FIN数据包，表示Server端也没有数据要传输了，这时Server端进入LAST_ACK状态，就等待Client端应答就可以关闭连接了。

Client端接收到Server端的FIN后回复ACK，然后进入TIME_WAIT状态，这个状态下要等待两倍的MSL也就是最大报文段生存时间，来保证链接的可靠关闭，之后才会进入CLOSED状态，而Server端接收到ACK后直接进入CLOSED状态。

注意：1、为什么需要等待2倍的MSL之后才能关闭连接？

                    a、要保证TCP双工链接能够可靠关闭。

                    b、要保证这次链接种重复的数据段能够从网络种消失，防止端口被重用的时候可能会产生数据混淆。

             2、大量的Socket处于TIME_WAIT状态或者CLOSE_WAIT状态问题解决。

                    a、加快TIME_WAIT状态的Socket回收开启tcp_tw_reuse和tcp_tw recycle。

                    b、大量的Socket处于TIME_WAIT状态可能是被动关闭的一方存在代码bug，没有正确关闭导致的。

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四、总结

从这两个交互可以看出，无论是建连还是断连，都是从两个方向上进行的，只不过建连的时候Server端的SYN和ACK是合并为一次发送的，而断连时，两个方向上的数据发送停止时间可能不同，所以不能和并发送SYN和ACK。这就是三握四挥的原因。