TCP协议三次握手和四次挥手
- 三次握手
- 如果建立连接只需要2次握手，可能会出现的情况
- 四次挥手
- 为什么建立连接是三次握手，关闭连接确是四次挥手呢？
- TIME_WAIT状态有什么作用，为什么主动关闭方没有直接进入CLOSED状态释放资源？
- 为什么TIME_WAIT状态需要经过2MSL才能进入CLOSE状态?
三次握手
形象比喻
将小明当作客户端，小红当作服务器端，两人写信告白：
第一次握手：
小明告诉小红：我喜欢你。
第二次握手：
小红告诉小明：我知道了，我也喜欢你。
此时小红并不确定小明是否收到了告白信，直到
第三次握手：
小明回信：我也知道了，我们在一起吧。此时才真正建立连接。
| 标记位 | 解释 |
|---|---|
| SYN | 请求号标记位 |
| ACK | 确认号标记位 |
| seq | 序号，代表请求方将会发送的数据的第一个字节编号 |
| ack | 返回的确认号，代表接收方收到收据后（也就是前面说的seq），代表希望对方下一次传输数据的第一个字节编号 |
| 状态位 | 解释 |
|---|---|
| CLOSED | client处于关闭状态 |
| LISTEN | server处于监听状态，等待client连接 |
| SYN-RCVD | 表示server接受到了SYN报文，当收到client的ACK报文后，它会进入到ESTABLISHED状态 |
| SYN-SENT | 表示client已发送SYN报文，等待server的第2次握手 |
| ESTABLISHED | 表示连接已经建立 |
-
第一次握手：客户端第一次发送一条连接请求数据，SYN = 1，ACK = 0就是代表建立连接请求，发送的具体数据第一个字节编号记为x，赋值seq。
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第二次握手：服务端收到请求后，返回 客户端的SYN = 1,加上自己的确认号ACK=1,发送的具体数据第一个字节编号记为y，赋值seq，希望客户端下一次返回编号x + 1个字节为止的数据，记为ack = x + 1。
客户端得出客户端发送接收能力正常，服务端发送接收能力也都正常，但是此时服务器并不能确认客户端的接收能力是否正常
- 第三次握手：客户端收到服务端返回的请求确认后，再次发送数据，原封不动返回ACK = 1,这里就不需要再发送 SYN=1了，为什么呢？因为此时并不是跟服务端进行连接请求，而是连接确认，所以只需要返回ACK = 1代表确认，同样的，发送的具体数据第一个字节编号记为seq = x + 1，希望服务端下次传输的数据第一个字节编号记为ack = y + 1
为什么TCP建立连接时候，要进行3次握手，2次不行吗？
一句话的答案：主要目的:防止server端一直等待，浪费资源，
如果建立连接只需要2次握手，可能会出现的情况
假设client发出的第一个连接请求报文段，因为网络延迟，在连接释放以后的某个时间才到达server 。
本来这是一个早已失效的连接请求，但server收到此失效的请求后，误认为是client再次发出的一个新的连接请求 。
于是server就向client发出确认报文段，同意建立连接。
如果不采用“3次握手”，那么只要server发出确认，新的连接就建立了 。
由于现在client并没有真正想连接服务器的意愿，因此不会理睬server的确认，也不会向server发送数据 。
但server却以为新的连接已经建立，并一直等待client发来数据，这样，server的很多资源就白白浪费掉了
采用“三次握手”的办法可以防止上述现象发生 ，例如上述情况，client没有向server的确认发出确认，server由于收不到确认，就知道client并没有要求建立连接。
四次挥手
形象比喻
恋爱之后，小明和小红煲电话粥。依旧将小明当作客户端，小红当作服务器端。小明跟小红说话，
第一次挥手：
小明说：我说完了。
第二次挥手：
小红说：好的，我知道了，我还没说完。
小红继续吧啦吧啦，说完之后
第三次挥手：
小红告诉小明：我说完了。
第四次挥手：
小明收到后告诉小红：好的，我知道了。等了2MSL之后小明挂断了。
如果此时小红说完，等了2MSL，小明一直不出声，这个时候就会重新说一次：我说完了。直到收到小明最后的回复，才挂断电话。
状态位： FIN = 1：代表要求释放连接
- 第一次挥手：Client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，确认序号为收到序号+1（与SYN相同，一个FIN占用一个序号），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，接着发送一个ACK给Server，确认序号为收到序号+1，Server进入CLOSED状态，完成四次挥手
为什么建立连接是三次握手，关闭连接确是四次挥手呢？
建立连接的时候， 服务器在LISTEN状态下，收到建立连接请求的SYN报文后，把ACK和SYN放在一个报文里发送给客户端。
而关闭连接时，服务器收到对方的FIN报文时，仅仅表示对方不再发送数据了但是还能接收数据，而自己也未必全部数据都发送给对方了，所以己方可以立即关闭，也可以发送一些数据给对方后，再发送FIN报文给对方来表示同意现在关闭连接，因此，己方ACK和FIN一般都会分开发送，从而导致多了一次。为了确保正确关闭连接，所以需要四次。
TIME_WAIT状态有什么作用，为什么主动关闭方没有直接进入CLOSED状态释放资源？
答：防止连接关闭时四次挥手中的最后一次ACK丢失：如果主动关闭方进入CLOSED状态后，被动关闭方发送FIN包后没有得到ACK确认，超时后就会重传一个FIN包。如果客户端没有TIME_WAIT状态而直接进入CLOSED状态释放资源，下次启动新的客户端就可能使用了与之前客户端相同的地址信息，有两个危害，第一种是这个刚启动的新的客户端绑定地址成功时，就会收到了一个重传的FIN包，对新连接就会造成影响。第二种是如果该新客户端向相同的服务端发送SYN连接请求，但是此时服务端处于LAST_ACK状态，要求收到的是ACK而不是SYN，因此就会发送RST重新建立请求。
为什么TIME_WAIT状态需要经过2MSL才能进入CLOSE状态?
答：MSL指的是报文在网络中最大生存时间。在客户端发送对服务端的FIN确认包ACK后，这个ACK包有可能到达不了，服务器端如果接收不到ACK包就会重新发送FIN包。所以客户端发送ACK后需要留出2MSL时间（ACK到达服务器器+服务器发送FIN重传包，一来一回）等待确认服务器端缺失收到了ACK包。也就是说客户端如果等待2MSL时间也没收到服务器端重传的FIN包，则就可以确认服务器已经收到客户端发送的ACK包
