TCP三次握手四次揮手,通俗易懂版

三次握手四次揮手

三次握手

三次握手

其實很好理解,三次握手就是保證雙手都有發送和接受的能力。那麼最少三次才能驗證完成            
 即----》 客戶端發送---服務端收到----服務端發送--

    1.客戶端發送 ----- 服務端收到    驗證客戶端發送功能
    2.服務端發送 ----- 客戶端接收    驗證服務端接收和發送能力
    3.客戶端接收 ----- 客戶端再次發送 驗證客戶端接受能力
三次之後,雙方都知道對方具有 **發送** 和 **接收** 的能力  建立連接

這裡可能大家會有個疑惑:為什麼 TCP 建立連接需要三次握手,而不是兩次?這是因為這是為了防止出現失效的連接請求報文段被服務端接收的情況,從而產生錯誤。

四次揮手

四次握手

1)客戶端進程發出連接釋放報文,並且停止發送數據。釋放數據報文首部,FIN=1,其序列號為seq=u(等於前面已經傳送過來的數據的最後一個位元組的序號加1),
   此時,客戶端進入FIN-WAIT-1(終止等待1)狀態。 TCP規定,FIN報文段即使不攜帶數據,也要消耗一個序號。

2)伺服器收到連接釋放報文,發出確認報文,ACK=1,ack=u+1,並且帶上自己的序列號seq=v,此時,服務端就進入了CLOSE-WAIT(關閉等待)狀態。
   TCP伺服器通知高層的應用進程,客戶端向伺服器的方向就釋放了,這時候處於半關閉狀態,即客戶端已經沒有數據要發送了,
   但是伺服器若發送數據,客戶端依然要接受。這個狀態還要持續一段時間,也就是整個CLOSE-WAIT狀態持續的時間。

3)客戶端收到伺服器的確認請求後,此時,客戶端就進入FIN-WAIT-2(終止等待2)狀態,等待伺服器發送連接釋放報文(在這之前還需要接受伺服器發送的最後的數據)。

4)伺服器將最後的數據發送完畢後,就向客戶端發送連接釋放報文,FIN=1,ack=u+1,
   由於在半關閉狀態,伺服器很可能又發送了一些數據,假定此時的序列號為seq=w,此時,伺服器就進入了LAST-ACK(最後確認)狀態,等待客戶端的確認。

5)客戶端收到伺服器的連接釋放報文後,必須發出確認,ACK=1,ack=w+1,而自己的序列號是seq=u+1,此時,客戶端就進入了TIME-WAIT(時間等待)狀態。
   注意此時TCP連接還沒有釋放,必須經過2∗∗MSL(最長報文段壽命)的時間後,當客戶端撤銷相應的TCB後,才進入CLOSED狀態。

6)伺服器只要收到了客戶端發出的確認,立即進入CLOSED狀態。同樣,撤銷TCB後,就結束了這次的TCP連接。可以看到,伺服器結束TCP連接的時間要比客戶端早一些。

常見面試題

【問題1】為什麼連接的時候是三次握手,關閉的時候卻是四次握手?

答:因為當Server端收到Client端的SYN連接請求報文後,可以直接發送SYN+ACK報文。其中ACK報文是用來應答的,SYN報文是用來同步的。
    但是關閉連接時,當Server端收到FIN報文時,很可能並不會立即關閉SOCKET,所以只能先回復一個ACK報文,告訴Client端,"你發的FIN報文我收到了"。
    只有等到我Server端所有的報文都發送完了,我才能發送FIN報文,因此不能一起發送。故需要四步握手。

【問題2】為什麼TIME_WAIT狀態需要經過2MSL(最大報文段生存時間)才能返回到CLOSE狀態?

答:雖然按道理,四個報文都發送完畢,我們可以直接進入CLOSE狀態了,但是我們必須假想網路是不可靠的,有可以最後一個ACK丟失。
    所以TIME_WAIT狀態就是用來重發可能丟失的ACK報文。在Client發送出最後的ACK回復,但該ACK可能丟失。Server如果沒有收到ACK,將不斷重複發送FIN片段。
    所以Client不能立即關閉,它必須確認Server接收到了該ACK。Client會在發送出ACK之後進入到TIME_WAIT狀態。Client會設置一個計時器,等待2MSL的時間。
    如果在該時間內再次收到FIN,那麼Client會重發ACK並再次等待2MSL。所謂的2MSL是兩倍的MSL(Maximum Segment Lifetime)。
    MSL指一個片段在網路中最大的存活時間,2MSL就是一個發送和一個回復所需的最大時間。如果直到2MSL,Client都沒有再次收到FIN,那麼Client推斷ACK已經被成功接收,則結束TCP連接。

【問題3】為什麼不能用兩次握手進行連接?

答:3次握手完成兩個重要的功能,既要雙方做好發送數據的準備工作(雙方都知道彼此已準備好),也要允許雙方就初始序列號進行協商,這個序列號在握手過程中被發送和確認。

       現在把三次握手改成僅需要兩次握手,死鎖是可能發生的。
       作為例子,考慮電腦S和C之間的通訊,假定C給S發送一個連接請求分組,S收到了這個分組,並發 送了確認應答分組。按照兩次握手的協定,S認為連接已經成功地建立了,可以開始發送數據分組。
       可是,C在S的應答分組在傳輸中被丟失的情況下,將不知道S 是否已準備好,不知道S建立什麼樣的序列號,C甚至懷疑S是否收到自己的連接請求分組。
       在這種情況下,C認為連接還未建立成功,將忽略S發來的任何數據分 組,只等待連接確認應答分組。而S在發出的分組超時後,重複發送同樣的分組。這樣就形成了死鎖。

【問題4】如果已經建立了連接,但是客戶端突然出現故障了怎麼辦?

       TCP還設有一個保活計時器,顯然,客戶端如果出現故障,伺服器不能一直等下去,白白浪費資源。
       伺服器每收到一次客戶端的請求後都會重新複位這個計時器,時間通常是設置為2小時,若兩小時還沒有收到客戶端的任何數據,伺服器就會發送一個探測報文段,以後每隔75秒鐘發送一次。
       若一連發送10個探測報文仍然沒反應,伺服器就認為客戶端出了故障,接著就關閉連接。