TCP 三次握手和四次挥手

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TCP 头部结构

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数据包中的数据意义（常用）

• SequenceNumber 表示当前数据包的序列号，某一端自定义的一个数字
• AcknowledgeNumber 表示确认序列号，用于标识接收端收到的数据段，值是成功接受的数据段的序列号加1
• SYN 建立连接标志位
• FIN 关闭连接标志位
• ACK 响应标志位，此时 AckNum 才有效

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三次握手

S 表示服务端，C 表示客户端

• 过程

  • 第一次握手（ C => S）
    • SYN=1，Seq=x
    • S 可以确认 C 的发送能力和 S 的接收能力
  • 第二次握手（ S => C）
    • SYN=1，Seq=y，ACK=1，AckNum=x+1
    • C 可以确认 C 的发送和接收能力（因为自己收到了，说明上一个包成功发出了）
    • C 可以确认 S 的发送和接收能力（因为自己收到了，说明上一个包对方接收到了）
  • 第三次握手（ C => S）
    • 此时，S 还不能确认 C 的接收能力和 S 的发送能力，这是为什么三次握手的原因
    • ACK=1，AckNum=y+1

• 问题

  • 为什么不是两次？
    两种解释：第一种通俗的解释是上方描述的，双方能力还没有全部确认。
    第二种：如果只有两次握手，当 S 收到一个过期的握手，会回复二次握手，这时 S 认为建立连接了，而 C 端会自动忽略。那么就会造成 S 认为建立连接，而 C 认为没有建立连接，S 就会等数据，造成资源浪费。
  • TCP 是全双工，每个方向需要两个包建立连接，为什么不是四次？
    因为第二次握手中，不仅有一个方向上建立连接的回复包（ACK=1），还有另一个方向上建立连接的请求包（SYN=1），一个包实现了两个包的功能。

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四次挥手

• 为什么需要四次挥手？

  TCP 是全双工，两个方向的数据传输是独立的。
  对于一个方向上，C 首先会发送一个 FIN=1 的包，S 会回一个 ACK=1 的包，表示 C 不向 S 发送数据。
  同理另一个方向也是两个包，所以需要四次挥手。这里的关键就是两个方向是独立的，ACK 和 FIN 没有在一个包中发出去，区别与建立连接。

• 第四次挥手后为什么还需要等两个 MSL（Max Segment Lifetime）？

  • 确保第四次挥手的数据包对方能收到。
  • 第四次挥手算是最后一个有意义的数据包，两个 MSL 可以保证两端发送的所有数据包全部失效，防止发生错误。

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其他

• 图解

图解三次握手和四次挥手

• 优秀博客

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  • 感谢微醺岁月老师
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• 疑问

  • S 端进入 CLOSE_WAIT 状态为什么不用等待 2MSL 在关闭接收？