TCP/IP三次握手与四次握手

三次握手

三次握手实现可靠连接:

第一次:客户端发送SYN包(syn=j)至服务器,并进入SYN_SEND状态,等待服务器确认

第二次:服务器收到SYN包,确认客户的SYN(ack=j+1),并返回自己的SYN(syn=k),即SYN+ACK包,进入SYN_RECV状态

第三次:客户端收到SYN+ACK包,向服务器发送ACK(ack=k+1),发送完这个包后,服务器和客户端都进入ESTABLISH状态,完成三次握手

为何三次握手可以保证可靠连接:

通过第一次和第二次的连接,确定了服务端可以接收并正确回答客户端信息(接收到了SYN=j所以ACK=j+1)

通过第二次和第三次的连接,确定了客户端可以接受并正确回答服务端信息(接收到了SYN=k,所以ACK=k+1)


四次握手

  1. 客户端发FIN,进入FIN_WAIT1状态(发送FIN意义是告诉服务端Client端没有数据要发了)

  2. 服务端收到FIN,发送ACK,进入CLOSE_WAIT状态,客户端收到ACK,进入FIN_WAIT2状态(服务端回ACK的意义是,已知道Client端不发数据,但服务端数据还未发完,先回ACK,再等我发消息)

  3. 服务端发FIN,进入LAST_ACK状态(服务端发完数据,发送FIN报文,告诉Client端子机准备关闭连接)

  4. 客户端收到FIN,发送ACK,进入TIME_WAIT状态,服务端收到ACK,进入CLOSE状态(Client收到FIN,知道可以断连接了,返回ACK表示收到断开消息,让Server断开,但因怕ACK丢失,所以等待TIME_WAIT,这样若Server未收到ACK可重传,若Client端等待了2MSL后依然没有收到回复,则证明Server端已正常关闭,则Client端也可以关闭连接。)

TIME_WAIT:

此状态是主动断开的一方(上文是客户端主动断开),发完最后一次ACK后进入的状态,持续时间较长,是2MSL时间,主要是防止最后一个ACK丢失,由于TIME_WAIT时间较长,server端应尽量减少主动关闭连接

MSL:报文最大生存时间,超过此时间报文将被丢弃

CLOSE_WAIT:

CLOSE_WAIT是被动关闭连接时形成的,即当Server收到FIN,返回ACK后,进入CLOSE_WAIT状态,但如果Server不执行close(),就不可以由CLOSE_WAIT状态到LAST_ACK,那么系统中将会存在很多CLOSE_WAIT状态的连接,这种情况的出现主要可能是系统忙于读、写操作,未将已收到FIN的连接close

为什么连接的时候是三次握手,关闭的时候却是四次握手?

连接时: 当Server端收到Client端的SYN连接请求报文后,可以直接发送SYN+ACK报文。ACK报文表应答,SYN报文用来同步,因为SYN=收到的Client的SYN序号+1。

关闭连接时: 当Server端收到FIN报文时,很可能并不会立即关闭SOCKET,因为可能有数据未发送完,要发送完才可关闭连接,所以只能先回复一个ACK报文,表示收到Client的断开连接请求。

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?

因为怕ACK丢失,所以等待TIME_WAIT,这样若Server未收到ACK,server将重发FIN,client必须维护TCP状态信息才可重发最终的ACK,否则会发RST,则server认为错误,关闭连接失败。若Client端等待了2MSL后依然没有收到回复,则证明Server端已正常关闭,则Client端也可以关闭连接。

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