27-三次握手&四次挥手

三次握手

一、概念

1、TCP 协议

TCP（Transmission Control Protocol），即传输控制协议。
TCP 协议是一个 面向连接的、可靠的、基于字节流 的 传输层协议。

TCP 连接可以用于 保证可靠性 和 流量控制机制，包括 Socket、序列号及窗口大小。

其中 Socket 是由 IP 加端口组成的，序列号是用来解决乱序问题的，而窗口大小则是用来做流量控制的。

2、TCP 的特点

面向连接：TCP 是通过服务端和客户端进行连接的协议。
面向字节流：TCP 服务端和客户端之间的数据通讯是通过 字节流数据 传输的。
可靠的：TCP 传输的可靠性得益于 TCP 会记录 信息的发送状态 和 数据的接收与否，对于丢包等发送不成功的情况，TCP 会重新发包，进而保证 TCP 的可靠性。

3、TCP 三次握手

SYN：Synchronize Sequence Numbers，同步序列号，表示发起一个新连接。
ACK：确认收到一个新连接。
SEQ：序列号。

TCP 三次握手执行过程：

（1）第一次握手（在吗？）

Client 将 SYN 发给 Server。
Client 进入 SYN_SENT 状态，等待 Server 确认。

（2）第二次握手（在的，有事？）

Server 收到 SYN，将 SYN+ACK 发给 Client。
Server 进入 SYN_RCVD 状态，等待 Client 确认。

（3）第三次握手（需要数据传输）

Client 收到 SYN+ACK，将 SYN 发给 Server。
连接成功，Client 与 Server 进入 ESTABLISHED 状态，可以传输数据。

TCP 为什么需要三次握手？

为了防止已失效的请求报文段传送到服务端而产生连接的误判。

假设是两次握手：

当 A 发送一个连接请求给 B，但是该请求由于网络原因被阻塞了，一段时间后，A 未收到回复，会认为该消息丢失了，就会重新发送消息。

当 A 和 B 通信完成后，这个被 A 认为已经丢失的请求到达了 B，B 会认为这是一个新的请求连接消息，就向 A 发送确认。

但是 A 认为自己没有给 B 再次发送消息，所以不会理睬 B 的确认，但是 B 会一直等待 A 的消息，导致 B 的资源被浪费。

这就是为什么不能两次握手。

设计成三次握手的情况，客户端在接收到服务端 SEQ+1 的返回消息后，就会知道该连接是历史连接，接着发送报文告诉服务端。

为了节省资源，也没必要设计成更多次的握手。

四次挥手

四次挥手的 6 种状态

（1）FIN_WAIT_1

主动方在 ESTABLISHED 状态的时候，想要主动关闭连接，向对方发送 FIN 报文，并进入 FIN_WAIT_1 状态。

（2）FIN_WAIT_2

当主动方收到被动方回复的 ACK 报文后，就进入了 FIN_WAIT_2 状态。

当主动方进入 FIN_WAIT_2 时，表示半连接状态，即被动方还有数据要发过来。

（3）CLOSE_WAIT

当被动方接收到 FIN 时，会回复一个 ACK，并进入 CLOSE_WAIT 状态。

在该状态中，被动方如果还有数据要发送，就继续发送，如果没有，就关闭连接，并发送一个 FIN 给对方。

（4）TIME_WAIT

当主动方接收到了 FIN 报文，就回复一个 ACK 报文，并进入 TIME_WAIT 状态。

如果主动方在 FIN_WAIT_1 状态下，收到了对方的 FIN+ACK 报文，可以跳过 FIN_WAIT_2 直接进入 TIME_WAIT 状态。

（5）LAST_ACK

被动方发送了 FIN 报文后，最后等待对方的 ACK 报文时进入的状态。收到ACK报文后就可以进入CLOSED状态了。

（6）CLOSED

主动方进入 TIME_WAIT 状态后，再等待 2MSL 就会进入 CLOSED 状态。
被动方在收到 ACK 报文后，立即进入 CLOSED 状态。

`TIME_WAIT` 的意义

如果没有 TIME-WAIT，主动方会直接进入 CLOSED 状态。
此时如果因为网络原因最后一次 ACK 丢失了，服务端会重复发送 FIN 请求给客户端，所以就需要主动方发送最后一次 ACK 之后进入 TIME_WAIT 状态，等待 2MSL（两个报文最大生命周期），等待这段时间就是为了如果接收到了重发的 FIN 请求能够进行最后一次 ACK 回复。