TCP为什么是三次握手和四次挥手?

三次握手的流程和四次挥手的流程是什么?
标志位含义

ACK:确认序号有效。确认控制字段
SYN:发起一个新连接。
FIN:释放一个连接。

三次握手的过程

注意:三次握手的最主要目的是保证连接是双工的,可靠更多的是通过重传机制来保证的
所谓三次握手,即建立TCP连接,需要客户端和服务端总共发送至少三个包确认连接的建立。流程如下

图1

第一次握手
Client将标志位SYN置1,随机产生一个值seq=J,并将数据包发给Server
Client进入SYN_SENT状态,等待Server确认

第二次握手
Server收到数据包后标志位SYN=1知道Client请求建立连接,Server将标志位SYN和ACK都置1,随机产生一个值,并将数据包发给Client确认连接请求,Server进入SYN_RECV状态

第三次握手
Client收到确认后若ACK为1,则将该数据包发送给Server,Server检查ACK为1则连接建立成功,Client与Server进入ESTABLISHED状态完成三次握手,可以传输数据。

四次挥手的过程

所谓四次挥手:即终止TCP连接,需要客户端和服务端总共发送4个包确认连接的断开。流程如下
图2

第一次挥手:
Clien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,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,发送ACK给Server,Server进入CLOSED状态,完成四次握手。
问题:为什么建立连接是三次握手,而关闭连接却是四次挥手呢?

建立连接
因为服务端在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。
关闭连接
当收到对方的FIN报文时,仅表示对方不再发送数据但还能接收收据,我们也未必把全部数据都发给了对方,所以我们可以立即close,也可以发送一些数据给对方后,再发送FIN报文给对方表示同意关闭连接。因此我们的ACK和FIN一般会分开发送。
上面是一方主动关闭,另一方被动关闭的情况,实际中还会出现同时发起主动关闭的情况,具体流程如下图
这里写图片描述
为什么需要TIME_WAIT状态
1、可靠的终止TCP连接
2、保证让迟来的TCP报文段有足够的时间被识别并丢弃
1)为实现TCP这种全双工连接的可靠释放
这样可让TCP再次发送最后的ACK以防这个ACK丢失(另一端超时并重发最后的FIN)这种2MSL等待的另一个结果是这个TCP连接在2MSL等待期间,定义这个连接的插口(客户的IP地址和端口号,服务器的IP地址和端口号)不能再被使用。这个连接只能在2MSL结束后才能再被使用。
2)为使旧的数据包在网络因过期而消失
每个具体TCP实现必须选择一个报文段最大生存时间MSL。它是任何报文段被丢弃前在网络内的最长时间。

老师版

三次握手

所谓三次握手(Three-Way Handshake)即建立TCP连接,就是指建立一个TCP连接时,需要客户端和服务端总共发送3个包以确认连接的建立。在socket编程中,这一过程由客户端执行connect来触发,整个流程如下图所示:seq随机序列号 ctl控制字段号

图3 TCP三次握手
(1)第一次握手:Client将标志位SYN置为1,随机产生一个值seq=J,并将该数据包发送给Server,Client进入SYN_SENT状态,等待Server确认。
(2)第二次握手:Server收到数据包后由标志位SYN=1知道Client请求建立连接,Server将标志位SYN和ACK都置为1,ack=J+1,随机产生一个值seq=K,并将该数据包发送给Client以确认连接请求,Server进入SYN_RCVD状态。
(3)第三次握手:Client收到确认后,检查ack是否为J+1,ACK是否为1,如果正确则将标志位ACK置为1,ack=K+1,并将该数据包发送给Server,Server检查ack是否为K+1,ACK是否为1,如果正确则连接建立成功,Client和Server进入ESTABLISHED状态,完成三次握手,随后Client与Server之间可以开始传输数据了。
例如:
第一次 甲再去卖酱油的路上碰到了已,然后就问你吃了没?
第二次 乙收到甲的问候,出于礼貌乙回答:我吃了,你呢?
第三次 甲肯定要回答我吃了!
于是tcp的三次握手成功,他俩开始聊其他的了

四次挥手

三次握手耳熟能详,四次挥手估计就,所谓四次挥手(Four-Way Wavehand)即终止TCP连接,就是指断开一个TCP连接时,需要客户端和服务端总共发送4个包以确认连接的断开。在socket编程中,这一过程由客户端或服务端任一方执行close来触发,整个流程如下图所示:
图4 TCP四次挥手
由于TCP连接时全双工的,因此,每个方向都必须要单独进行关闭,这一原则是当一方完成数据发送任务后,发送一个FIN来终止这一方向的连接,收到一个FIN只是意味着这一方向上没有数据流动了,即不会再收到数据了,但是在这个TCP连接上仍然能够发送数据,直到这一方向也发送了FIN。首先进行关闭的一方将执行主动关闭,而另一方则执行被动关闭,上图描述的即是如此。
(1)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。
(2)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。
(3)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。
(4)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。
1我们不喜欢你了,我们分手吧
2正好我也不喜欢你了(回应那句话)
3我们互删微信吧
4删就删,怎得怕你啊

四、附注(不怎么重要看看就行)
关于三次握手与四次挥手通常都会有典型的面试题,在此提出供有需求的XDJM们参考:
(1)三次握手是什么或者流程?四次握手呢?答案前面分析就是。
(2)为什么建立连接是三次握手,而关闭连接却是四次挥手呢?
这是因为服务端在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,当收到对方的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,己方也未必全部数据都发送给对方了,所以己方可以立即close,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。
四次断开
1.发送FIN请求断开连接(seq=101,ack=301,ctl=FIn,ACK)
2.发送ACK(sep=301,ack=102,ctl=FIN,ACK)
3.发送FIN,请求断开连接(seq=301,ack=102,ctl=FIN,ACK)
4.发送ACK(sep=102,ack=302,ctl=ACK)
TCP流控机制 流量控制机制 - 滑动窗口
拥塞传输
差错控制
计时器
信息安全:分析机制和事件 书的名称tcp/ip详解

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