【Linux网络】TCP/IP三次握手、四次挥手流程

目录

一、三次握手，建立连接

二、四次挥手，断开连接

三、主要字段

 1、标志位（Flags）

 2、序号（sequence number）

 3、确认号（acknowledgement number）

四、三次握手的报文变化

五、四次挥手的报文变化

六、面试题

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一、三次握手，建立连接

在TCP/IP协议中，TCP协议提供可靠的连接服务，采用三次握手，建立一个连接。

1. 第一次握手： 建立连接时，客户端 发送 SYN 包到 服务器，并且，客户端 进入 SYN_SENT状态，等待 服务器 确认；
2. 第二次握手： 服务器 收到 SYN包 后，同时，发送一个 SYN+ACK 包给 客户端 ，此时，服务器进入 SYN_RCVD 状态；
3. 第三次握手： 客户端 收到服务器的 SYN＋ACK 包后，向 服务器 发送确认的 ACK 包 。此包发送完毕，客户端 和 服务器 进入 ESTABLISHED 状态，完成三次握手。

  完成三次握手，建立好链接。

二、四次挥手，断开连接

1. 第1次挥手：主动关闭方 向 被动关闭方 发送一个 FIN 包 。也就是主动关闭方 告诉 被动关闭方 ：我已经不会再给你发数据了。

2. 第2次挥手：被动关闭方 收到 FIN 包后，发送一个 ACK 包给 主动关闭方 。 就告诉 主动关闭方 已收到通知 。

3. 第3次挥手：被动关闭方 又发送一个 FIN 包，给 主动关闭方，用来关闭 被动关闭方 到 主动关闭方 的数据传送。也就是告诉 主动关闭方，我的数据也发送完了，不会再给你发数据了。

4. 第4次挥手：主动关闭方 收到 FIN 包后，发送一个 ACK 包给 被动关闭方 ，至此，完成四次挥手。

  注意：第2次和第3次， 被动关闭方 连续两次向 主动关闭方 发送报文。

三、主要字段

 1、标志位（Flags）

标志位	含义	说明
SYN	发起建立连接	当SYN=1，ACK=0，表明是连接请求报文，若同意连接，则响应报文中应该有 SYN=1，ACK=1。
ACK	确认标识	当ACK=1，确认标识才有效。（为了与 确认号ack 区分开，我们一定要用大写字母）
FIN	释放连接	当FIN=1，表明此报文的发送方的数据已经发送完毕，并且要求释放。
PSH	读取数据	当PSH=1，提示接收端应用程序立即从TCP缓存区把数据读走。
RST	重置连接	当RST=1，表时TCP连接出现严重差错，必须释放连接，在后再重新连接。
URG	紧急指针	当URG=1，表明紧急指针字段有效，告诉系统此报文段中有紧急数据。

 2、序号（sequence number）

  seq序号，占32位。用来标识从TCP 源端 向 目的端 发送的字节流，发起方 发送数据时对此进行标记。

 3、确认号（acknowledgement number）

   ack 序号，占32位。只有 ACK 标志位为1时，确认序号字段才有效，ack=seq+1。

四、三次握手的报文变化

五、四次挥手的报文变化

六、面试题

 1、为什么建立连接协议是三次握手，而关闭连接却是四次握手呢？

  建立连接时，ACK 和 SYN可以放在一个报文里来发送。而关闭连接时，被 动关闭方 可能还需要发送一些数据后，再发送 FIN 报文表示同意现在可以关闭连接了，所以它这里的 ACK报文 和 FIN报文 多数情况下都是分开发送的。

 2、为什么必须是三次握手，不能用两次握手进行连接？

  TCP 建立连接时，通过 三次握手 能防止历史连接的建立，能减少双方不必要的资源开销，能帮助双方同步初始化序列号。序列号能够保证数据包不重复、不丢弃和按序传输。

  不使用「两次握手」和「四次握手」的原因：

「两次握手」：无法防止历史连接的建立，会造成双方资源的浪费，也无法可靠的同步双方序列号；
「四次握手」：三次握手就已经理论上最少可靠连接建立，所以不需要使用更多的通信次数。

 3、三次握手、四次挥手的目的

  三次握手 ：是为了保证双方都准备好了资源。

  四次挥手 ：是为了保证双方把资源都释放掉了。

 4、tcp三次握手的过程， accept发生在三次握手哪个阶段？

  client 的 connect 引起3次握手。

  server 在socket， bind， listen后，阻塞在accept，三次握⼿手完成后， accept 返回⼀一个fd，因此 accept 发⽣生在三次握⼿手之后。

 5、四次挥手，为什么 TIME_WAIT 状态还需要等 2MSL 后才能返回到 CLOSED 状态？

  两个存在的理由：

  1、无法保证最后发送的 ACK报文 会一定被对方收到，所以需要重发可能丢失的 ACK报文。

  2、关闭链接一段时间后可能会在相同的IP地址和端口建立新的连接，为了防止旧连接的重复分组在新连接已经终止后再现。2MSL足以让分组最多存活 MSL秒 被丢弃。

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