三次握手&四次挥手（通俗易懂版）

第一种：小白通俗易懂版

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三次握手（建立连接）——就像打电话前的确认

​​核心目的​​：确保双方都能正常“发消息”和“收消息”。

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步骤拆解（用打电话举例）：

1. ​​第一次握手（客户端 → 服务器）​​

   • 客户端发送 SYN（同步信号）：相当于你打电话给对方说：“喂，能听到吗？”
   • ​​作用​​：告诉服务器“我想和你建立连接”，并带上自己的初始序号（比如随机数100）。

2. ​​第二次握手（服务器 → 客户端）​​

   • 服务器回复 SYN-ACK（同步-确认信号）：对方回答：“能听到！你能听到我吗？”
   • ​​作用​​：
     • ACK=101：确认收到了客户端的SYN（100+1）；
     • SYN=200：带上服务器的初始序号（比如200）。

3. ​​第三次握手（客户端 → 服务器）​​

   • 客户端发送 ACK（确认信号）：你回答：“我也能听到你！”
   • ​​作用​​：ACK=201 确认收到了服务器的SYN（200+1）。
   • ​​此时连接建立​​：双方确认彼此都能正常收发消息。

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​​为什么必须三次？​​

• 如果是两次握手：假设客户端第一次发送的SYN因网络延迟很久才到服务器，服务器会误以为这是新请求，直接建立连接，但客户端早已放弃，导致服务器空等（资源浪费）。
• 三次握手解决了“历史遗留的无效请求”问题。

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四次挥手（断开连接）——像礼貌挂电话

​​核心目的​​：双方确认数据都已发送完毕，安全断开。

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步骤拆解（用挂电话举例）：

1. ​​第一次挥手（主动方 → 被动方）​​

   • 主动方发送 FIN（结束信号）：你说：“我说完了，要挂电话了。”
   • ​​作用​​：主动方不再发送数据，但还能接收数据。

2. ​​第二次挥手（被动方 → 主动方）​​

   • 被动方回复 ACK：对方说：“好的，我知道了。”
   • ​​作用​​：确认收到FIN，但被动方可能还有数据没发完，继续发送。

3. ​​第三次挥手（被动方 → 主动方）​​

   • 被动方发送 FIN：对方说：“我也说完了，可以挂了。”
   • ​​作用​​：被动方数据发送完毕，通知主动方关闭连接。

4. ​​第四次挥手（主动方 → 被动方）​​

   • 主动方回复 ACK：你说：“好的，再见！”
   • ​​作用​​：确认收到被动方的FIN，连接彻底关闭。

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​​为什么需要四次？​​

• TCP是全双工的，两边可独立收发数据。
• 第一次挥手后，主动方不再发送数据，但被动方可能还在发送剩余数据（需要时间），所以被动方的FIN和ACK是分开发送的。

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总结对比

	三次握手	四次挥手
​​目的​​	建立可靠连接	安全断开连接
​​次数​​	3次	4次
​​关键点​​	解决历史SYN问题	等待对方数据发送完毕
​​比喻​​	打电话前的“喂喂喂”确认	礼貌的“再见”和确认

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​​小白记忆法​​：

• 三次握手：你说 → 对方答 → 你确认。
• 四次挥手：你说要挂 → 对方同意 → 对方说要挂 → 你同意。

第二种：官方严谨版

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一、三次握手（Three-Way Handshake）—— 建立连接​​

​​核心目标​​：双方同步初始序列号（Sequence Number），确认通信能力。

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​​官方流程步骤​​：

1. ​​第一次握手（SYN）​​

   • ​​客户端​​发送一个 ​​SYN​​ 报文（SYN=1），并携带一个随机生成的 ​​初始序列号（ISN）​​（例如 seq=x）。
   • ​​客户端状态​​：SYN-SENT（等待服务器确认）。

2. ​​第二次握手（SYN + ACK）​​

   • ​​服务器​​收到 SYN 后，回复 ​​SYN + ACK​​ 报文：
     • SYN=1（表示同步）
     • ACK=1（表示确认）
     • ack=x+1（确认客户端的序列号 x）
     • 并携带服务器的 ​​初始序列号（ISN）​​（例如 seq=y）。
   • ​​服务器状态​​：SYN-RECEIVED（已发送SYN-ACK，等待客户端确认）。

3. ​​第三次握手（ACK）​​

   • ​​客户端​​收到 SYN-ACK 后，回复 ​​ACK​​ 报文：
     • ACK=1
     • ack=y+1（确认服务器的序列号 y）。
   • ​​双方状态​​：进入 ESTABLISHED（连接已建立），开始传输数据。

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​​协议细节​​：

• ​​序列号（Sequence Number）​​：随机生成，防止历史报文被劫持。
• ​​ACK 值​​：总是对方序列号 +1，表示期望下次收到的数据起始位置。
• ​​为什么必须三次？​​
  • 确保双方都能 ​​发送和接收​​ 数据（全双工）。
  • 防止旧的重复 SYN 报文导致连接错误（RFC 9293 明确要求三次）。

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​​二、四次挥手（Four-Way Handshake）—— 断开连接​​

​​核心目标​​：双方确认数据已发送完毕，安全释放连接资源。

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​​官方流程步骤​​：

1. ​​第一次挥手（FIN）​​

   • ​​主动关闭方​​（如客户端）发送 ​​FIN​​ 报文（FIN=1），携带当前序列号（例如 seq=u）。
   • ​​主动方状态​​：FIN-WAIT-1（等待对方确认）。

2. ​​第二次挥手（ACK）​​

   • ​​被动关闭方​​（如服务器）收到 FIN 后，回复 ​​ACK​​ 报文：
     • ACK=1
     • ack=u+1（确认客户端的 FIN）。
   • ​​被动方状态​​：CLOSE-WAIT（等待自身数据发送完毕）。
   • ​​主动方状态​​：FIN-WAIT-2（等待被动方的 FIN）。

3. ​​第三次挥手（FIN）​​

   • ​​被动关闭方​​数据发送完毕后，发送 ​​FIN​​ 报文（FIN=1），携带序列号（例如 seq=v）。
   • ​​被动方状态​​：LAST-ACK（等待最后一次确认）。

4. ​​第四次挥手（ACK）​​

   • ​​主动关闭方​​收到 FIN 后，回复 ​​ACK​​ 报文：
     • ACK=1
     • ack=v+1（确认服务器的 FIN）。
   • ​​主动方状态​​：进入 TIME-WAIT（等待 2MSL 时间，确保对方收到 ACK），最终关闭。
   • ​​被动方状态​​：收到 ACK 后关闭连接。

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​​协议细节​​：

• ​​TIME-WAIT 状态​​：主动方等待 ​​2MSL​​（报文最大生存时间），确保被动方收到 ACK，防止旧报文干扰新连接。
• ​​为什么需要四次？​​
  • TCP 是全双工协议，双方需独立关闭自己的发送通道。
  • 被动方可能仍有数据要发送，需先发 ACK 确认，再发 FIN 终止。

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​​三、官方流程图解​​

三次握手（建立连接）：

Client                            Server
  |-------- SYN (seq=x) ----------->|  
  |<--- SYN-ACK (seq=y, ack=x+1) ---|  
  |-------- ACK (ack=y+1) -------->|  

四次挥手（断开连接）：

Client                            Server
  |-------- FIN (seq=u) ------------>|  
  |<------- ACK (ack=u+1) ----------|  
  |<------- FIN (seq=v) ------------|  
  |-------- ACK (ack=v+1) --------->|  

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​​四、RFC 关键点总结​​

1. ​​三次握手​​：
   • 避免历史 SYN 报文导致的连接混乱（RFC 9293 Section 3.4）。
2. ​​四次挥手​​：
   • 确保数据完整性和可靠性（RFC 9293 Section 3.5）。
3. ​​序列号随机性​​：防止攻击者预测序列号（RFC 6528）。

通过三次握手和四次挥手，TCP 实现了 ​​面向连接的可靠通信​​，这也是互联网数据传输的基石。