三次握手与四次断开

2020 年 4 月 9 日
筆記

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TCP是一种面向连接的单播协议，在发送数据前，通信双方必须在彼此间建立一条连接。所谓的“连接”，其实是客户端和服务器的内存里保存的一份关于对方的信息，如ip地址、端口号等。

一、三次握手

三次握手的过程

TCP 三次握手就好比两个人在街上隔着50米看见了对方，但是因为雾霾等原因不能100%确认，所以要通过招手的方式相互确定对方是否认识自己。

简单的比喻

张三首先向李四招手(syn)，李四看到张三向自己招手后，向对方点了点头挤出了一个微笑(ack)。张三看到李四微笑后确认了李四成功辨认出了自己(进入estalished状态)。

但是李四还有点狐疑，向四周看了一看，有没有可能张三是在看别人呢，他也需要确认一下。所以李四也向张三招了招手(syn)，张三看到李四向自己招手后知道对方是在寻求自己的确认，于是也点了点头挤出了微笑(ack)，李四看到对方的微笑后确认了张三就是在向自己打招呼(进入established状态)。

于是两人加快步伐，走到了一起，相互拥抱。

为什么是三次

过程：张三招手–李四点头微笑–李四招手–张三点头微笑。其中李四连续进行了2个动作，先是点头微笑(回复对方)，然后再次招手(寻求确认)，实际上可以将这两个动作合一，招手的同时点头和微笑(syn+ack)。于是四个动作就简化成了三个动作，张三招手–李四点头微笑并招手–张三点头微笑。这就是三次握手的本质，中间的一次动作是两个动作的合并。

图的解释：

client端发送syn字段，请求连接
server端回复ack、syn字段字段确定与之连接
client接到确认后进入established已建立状态，并发送ack字段确认对方的连接

为什么要三次握手

“3次握手”的作用就是双方都能明确自己和对方的收、发能力是正常的。

第一次客户端发送网络包，服务器收到了。这样服务器得出结论：客户端的发送能力、服务端的接收能力是正常的。
第二次服务端发包，客户端收到了。此时客户端得出结论：服务端的接收、发送能力正常，客户端的接收、发送能力正常
第三次客户端发送的包，服务端收到了。这样服务端就能得出结论：服务端的接收、发送能力正常，客户端的接收、发送能力正常

每次握手确认的能力 | | 客户端 | 服务端 | | —————- | ———- | ———- | | 第一次（服务器） | 发送 | 接收 | | 第二次（客户端） | 接收、发送 | 接收、发送 | | 第三次（服务端） | 接收、发送 | 接收、发送 | 客户端与服务端能力确认 | 视角 | 客户端接收能力 | 客户端发送能力 | 服务端接收能力 | 服务端发送能力 | | —— | ————– | ————– | ————– | ————– | | 客户端 | 二 | 一+二 | 一+二 | 二 | | 服务端 | 二+三 | 一 | 一 | 二+三 |

二、四次断开

四次断开过程

TCP断开链接的过程和建立链接的过程比较类似，只不过中间的两部并不总是会合成一步走，所以它分成了4个动作，张三挥手(fin)——李四伤感地微笑(ack)——李四挥手(fin)——张三伤感地微笑(ack)。

客户端发送FIN字段，客户端进入fin_wait 状态，服务端进入close_wait状态
服务端回复ACK字段，客户端进入fin_wait状态
服务端再次发送FIN字段，服务端并进入last_wait状态
客户端确认，回复ACK字段，客户端进入time_wait[1]状态，服务端进入关闭状态

为什么是四次

握手服务端在LINSTEN状态下，收到建立请求的报文后，把ACK和SYN放在一个报文里发送。
断开当接收到对方的FIN报文后，仅仅表示对方不在发送数据了，但是还能接收。己方是否关闭发送通道，需要上层应用来决定。

它是主动关闭的一方在回复完对方的挥手后进入的一个长期状态，这个状态标准的持续时间是4分钟，4分钟后才会进入到closed状态，释放套接字资源。不过在具体实现上这个时间是可以调整的。它就好比主动分手方要承担的责任，是你提出的要分手，你得付出代价。这个后果就是持续4分钟的time_wait状态，不能释放套接字资源(端口)，就好比守寡期，这段时间内套接字资源(端口)不得回收利用。 ↩︎