TCP的三次握手，四次挥手

TCP的简介：

TCP：传输控制协议---面向连接的可靠传输协议

在完成传输层的基本工作之上，还需要进一步的保障传输的可靠性

面向连接：通过TCP的三次握手建立端到端的虚链路

可靠传输：4种可靠机制 --- 确认、重传、排序、流控（滑动窗口）

SYN：同步标记位，建立一个连接，代表这个数据包是客户端和服务器之间连接数据包

FIN：结束标记位，断开一个连接，说明这是一个单方面结束连接的数据包

ACK：确认标记位，代表这个数据包是一个答复包，用于确认收到的数据包

RST：说明TCP连接出现异常强制断开连接

三次握手：

        1.首先是Client端发送连接请求报文

        2.Server端接收连接后回复ACK报文，并为这次连接分配资源

        3.Client接收到报文后也向Server端发送了ACK报文，并分配资源，这样TCP连接就建立。

小结：​​​​​​​三次握手的关键是要对方确认收到了自己的数据包，这个目标就是通过“确认号（Ack）”字段实现的。计算机会记录下自己发送的数据包序号Seq，待收到对方的数据包后，检测“确认号（Ack）”字段，看Ack = Seq + 1 是否成立，如果成立表示对方正确收到了自己的数据包。

三次握手的目的：

        1.三次握手的目的是建立可靠的通信信道，简单的说就是数据的发送与接收，然后就是双方确认自己和对方的发信能力与接收能力都正常。

        第一次握手：Client：什么都不能确定；Server：确认了自己接收正常，对方发送正常；

        第二次握手：Client：确认了自己发送与接收正常，对方发送与接收正常；Server：确认了自己接收正常，对方发送正常；

        第三次握手：Client：确认了自己发送与接收正常，对方发送与接收正常；Server：确认了自己发送与接收正常，对方发送与接收正常；

        2.三次握手的另一个目的是确认双方都支持TCP，告知对方用TCP传输。

        第一次握手：Server猜测Client可能要建立TCP请求，但不确定，有可能是Client乱发了个数据包给自己；

        第二次握手：通过ask=x+1，Client知道Server是支持TCP的，且确定了自己要建立TCP连接的意图

        第三次握手：通过ask=y+1，Server知道Client是支持TCP的，且确定要建立TCP连接；

四次挥手：

        中断连接端可以是Client端，也可以是Server端。

        第一次挥手：Clien发送一个FIN，用来关闭Client到Server的数据传送，Client进入FIN_WAIT_1状态。

        第二次挥手：Server收到FIN后，发送一个ACK给Client,Server进入CLOSE_WAIT状态。

        第三次挥手： Server发送一个FIN，用来关闭Server到Client的数据传送，Server进入LAST_ACK状态。

        第四次挥手：Client收到FIN后，Client进入TIME_WAIT状态，发送ACK给Server，Server进入CLOSED状态，完成四次握手

过程：

A：任务完成，我准备断开连接了

B：好的，稍等一下，我准备一下

B：我准备好了，可以断开连接了

A：好的，谢谢合作

【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？

因为当Server端收到Client端的SYN连接请求报文后，可以直接发送SYN+ACK报文。其中ACK报文是用来应答的，SYN报文是用来同步的。但是关闭连接时，当Server端收到FIN报文时，很可能并不会立即关闭SOCKET，所以只能先回复一个ACK报文，告诉Client端，"你发的FIN报文我收到了"。只有等到我Server端所有的报文都发送完了，我才能发送FIN报文，因此不能一起发送。故需要四步握手。

【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？

虽然按道理，四个报文都发送完毕，我们可以直接进入CLOSE状态了，但是我们必须假象网络是不可靠的，有可以最后一个ACK丢失。所以TIME_WAIT状态就是用来重发可能丢失的ACK报文。在Client发送出最后的ACK回复，但该ACK可能丢失。Server如果没有收到ACK，将不断重复发送FIN片段。所以Client不能立即关闭，它必须确认Server接收到了该ACK。Client会在发送出ACK之后进入到TIME_WAIT状态。Client会设置一个计时器，等待2MSL的时间。如果在该时间内再次收到FIN，那么Client会重发ACK并再次等待2MSL。所谓的2MSL是两倍的MSL(Maximum Segment Lifetime)。MSL指一个片段在网络中最大的存活时间，2MSL就是一个发送和一个回复所需的最大时间。如果直到2MSL，Client都没有再次收到FIN，那么Client推断ACK已经被成功接收，则结束TCP连接。

【3】为什么不能用两次握手进行连接？

3次握手完成两个重要的功能，既要双方做好发送数据的准备工作(双方都知道彼此已准备好)，也要允许双方就初始序列号进行协商，这个序列号在握手过程中被发送和确认。

现在把三次握手改成仅需要两次握手，死锁是可能发生的。作为例子，考虑计算机Server和Client之间的通信，假定Client给Server发送一个连接请求分组，Server收到了这个分组，并发送了确认应答分组。按照两次握手的协定，Server认为连接已经成功地建立了，可以开始发送数据分组。可是，Client在Server的应答分组在传输中被丢失的情况下，将不知道Server是否已准备好，不知道Server建立什么样的序列号，Client甚至怀疑Server是否收到自己的连接请求分组。在这种情况下，Client认为连接还未建立成功，将忽略Server发来的任何数据分 组，只等待连接确认应答分组。而Server在发出的分组超时后，重复发送同样的分组。这样就形成了死锁。

【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？

TCP还设有一个保活计时器，显然，客户端如果出现故障，服务器不能一直等下去，白白浪费资源。服务器每收到一次客户端的请求后都会重新复位这个计时器，时间通常是设置为2小时，若两小时还没有收到客户端的任何数据，服务器就会发送一个探测报文段，以后每隔75秒钟发送一次。若一连发送10个探测报文仍然没反应，服务器就认为客户端出了故障，接着就关闭连接。