TCP的三次握手和四次挥手

记录

20210301-20210304 工作时间花了 3天半 理解了下这个很基础，但又没机会接触的知识点。效率着实有点低了。流程图在参考里面已经有了，这里就不贴了，都是重复的。

基本概念

1. 序号

• 序列号 seq ：当前报文段中的第一个字节的数据编号，4字节。
• 确认号 ack ：期望接收到下一个字节的编号，4字节。

2. 标志位

• 确认 ACK ：当 ACK = 1 时，确认号字段才有效。
• 同步 SYN ：连接建立时用于同步序号。
• 终止 FIN ：用来释放一个连接。当 FIN = 1 时，表示此报文段的发送方的数据已经发送完毕，并要求释放运输连接。
• 推送 PSH ：提示接收端应用程序立即从TCP缓冲区把数据读走。

流程

连接三次握手

• 第一次握手：客户端发送 SYN ，seq=x
• 第二次握手：服务端发送 SYN，ACK，seq = y，ack= x+1
• 第三次握手：客户端发送 ACK ，seq = x+1，ack = y+1

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• 客户端状态： CLOSED 关闭-> SYN-SENT 同步已发送-> ESTAB-LISHED 建立连接
• 服务端状态： CLOSED 关闭-> LISTEN 收听-> SYN-RCVD 同步已接收-> ESTAB-LISHED 建立连接

断开连接四次挥手

• 第一次挥手：客户端发送 FIN ，seq = u
• 第二次挥手：服务端发送 ACK ，seq = v，ack = u+1
• 服务端继续发送剩余的数据后，最终的序号 w 。
• 第三次挥手：服务端发送 FIN ，seq =w, ack = u+1
• 第四次挥手：客户端发送 ACK , seq=u+1，ack =w+1

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• 客户端状态： ESTAB-LISHED 建立连接-> FIN-WAIT-1 终止等待1-> FIN-WAIT-2 终止等待2-> TIME-WAIT 时间等待-> CLOSED 关闭
• 服务端状态： ESTAB_LISHED 建立连接-> CLOSE-WAIT 关闭等待-> LAST-ACK 最后确认-> CLOSED 关闭

问题

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1. 为什么连接的时候是三次握手，关闭却是四次挥手？
   连接的握手可以同步 SYN 和确认 ACK 一起发；挥手的时候，有可能服务端不能马上关闭连接，比如还有未发完的消息，这时候不能马上FIN，所以先发 ACK 确认收到关闭确认报文，等待服务端处理完成后，再单独发送FIN给客户端，所以有时候需要四次。

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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？
   客户端发送最后一次 ACK 后，无法确认是否发送成功，假如发送失败，服务端没收到客户端的最后确认 ACK ，则会重发 FIN 。所以如果客户端在 2MSL 内，没收到服务端的FIN，则表明服务端已经关闭连接。

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3. 为什么不能用两次握手进行连接？
   握手是为了确认各自的收发功能是否正常。第一次握手，服务端确认自己的接收功能正常；第二次握手，客户端确认自己的发送功能和接收功能正常；第三次握手，服务端确认自己的发送功能正常。

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4. 如果已经建立了连接，但是客户端突然出现故障怎么办？
   TCP 设有一个保活计时器。服务端每收到一次客户端的请求都会重置这个计时器。若计时器时间内没有收到客户端的请求，则发送探测报文，连续n个探测报文仍然没收到响应，则认为客户端除了故障，接着就关闭连接。

参考

TCP三次握手中SYN，ACK，seq ack的含义
TCPIP的三次握手与四次挥手
Wireshark使用入门