tcp/ip----三次握手及四次挥手

三次握手与四次挥手

1. 序列号seq
占4个字节，用来标记数据段的顺序，TCP把连接中发送的所有数据字节都编上一个序号，第一个字节的编号由本地随机产生，给字节编上序号后，就给每一个报文段指派一个序号，序列号seq就是这个报文段中的第一个字节的数据编号。

2. 确认号ack
占4个字节，期待收到对方下一个报文段的第一个数据字节的序号，序列号表示报文段携带数据的第一个字节的编号，而确认号指的是期望接受到下一个字节的编号，因此挡墙报文段最后一个字节的编号+1即是确认号。

3. 确认ACK
占1个比特位，仅当ACK=1，确认号字段才有效。ACK=0，确认号无效。

4. 同步SYN
连接建立时用于同步序号。当SYN=1，ACK=0表示：这是一个连接请求报文段。若同意连接，则在响应报文段中使用SYN=1，ACK=1.因此，SYN=1表示这是一个连接请求，或连接接收报文，SYN这个标志位只有在TCP建立连接才会被置为1，握手完成后SYN标志位被置为0.

5. 终止FIN
用来释放一个连接。

 

下图为tcp/ip建立连接到断开连接的流程图

建立连接（三次握手）

第一次握手：客户端会向服务器发出连接请求，其中包括（syn=1，seq=x，ack=0），其含义为，syn=1表示请求建立连接，seq=x表示客户端发送一个x的序列号，假如服务器接收到，请回应一个为x+1的确认号给我。

第二次握手：服务端收到客户端发送过来的连接请求，回复给客户端一个数据包，其中包括（syn=1，seq=y，ack=x+1），其含义为，我收到了你的请求，给你回复了一个x+1的确认号，并给你发送一个为y的序列号，如果服务端收到，请回复一个为y+1的确认号。

第三次握手：客户端收到服务端的回复，发送一个数据包给服务端，其中包括（seq=x+1，ack=y+1），其含义为，我收到了你的回复，并给你发送一个y+1的确认号，现在连接正式建立。

 

中间是连接建立的状态

1.客户端向服务器发出data请求

2.服务端向客户端回复一个确认号，表示已经收到客户端的请求。

3.服务端向客户端发送相应的data。

4.客户端向服务器回复一个确认号，表示已经收到服务端的data。

以此不断循环。

 

断开连接（四次挥手）

step1：第一次挥手
首先，客户端发送一个FIN，关闭客户端到服务器的数据传送，然后等待服务器的确认。其中终止标志位FIN=1，表示断开连接，序列号seq=u。

step2：第二次挥手
服务器收到这个FIN，向客户端回复一个u+1的确认号，表示收到客户端的断开连接请求。

step3：第三次挥手
关闭服务器到客户端的连接，发送一个FIN给客户端，seq=n。

step4：第四次挥手

客户端收到FIN后，回复服务器一个n+1的确认号，表示已经收到服务端的断开连接信息。

首先进行关闭的一方将执行主动关闭，而另一方执行被动关闭。

 

常见面试题一：
1.为什么需要三次握手，两次不可以吗？或者四次、五次可以吗？
我们来分析一种特殊情况，假设客户端请求建立连接，发给服务器SYN包等待服务器确认，服务器收到确认后，如果是两次握手，假设服务器给客户端在第二次握手时发送数据，数据从服务器发出，服务器认为连接已经建立，但在发送数据的过程中数据丢失，客户端认为连接没有建立，会进行重传。假设每次发送的数据一直在丢失，客户端一直SYN，服务器就会产生多个无效连接，占用资源，这个时候服务器可能会挂掉。这个现象就是我们听过的“SYN的洪水攻击”。

总结：

第三次握手是为了防止：如果客户端迟迟没有收到服务器返回确认报文，这时会放弃连接，重新启动一条连接请求，但问题是：服务器不知道客户端没有收到，所以他会收到两个连接，浪费连接开销。如果每次都是这样，就会浪费多个连接开销。

 

常见面试题二：

1.为什么需要四次挥手？

在数据传输的过程中，数据的传输是双向的。当一方认为自己没有数据需要发送给对方了，便发起了断开连接的请求，并断开了自己到对端的连接，但是此时并不代表对端已经没有数据需要传输给自己了，此时对方会先回复一个确认号，表示已经收到请求，但是由于数据还在传输，对端需要先把数据传输完成再断开连接。最后发送一个fin过来表示对端到自己的连接已经关闭了，自己发送一个确认号给对端表示收到，此时连接才完全断开。

 

客户端发送FIN后，进入终止等待状态，服务器收到客户端连接释放报文段后，就立即给客户端发送确认，服务器就进入CLOSE_WAIT状态，此时TCP服务器进程就通知高层应用进程，因而从客户端到服务器的连接就释放了。此时是“半关闭状态”，即客户端不可以发送给服务器，服务器可以发送给客户端。
此时，如果服务器没有数据报发送给客户端，其应用程序就通知TCP释放连接，然后发送给客户端连接释放数据报，并等待确认。客户端发送确认后，进入TIME_WAIT状态，但是此时TCP连接还没有释放，然后经过等待计时器设置的2MSL后，才进入到CLOSE状态。

2.为什么需要2MSL时间？
首先，MSL即Maximum Segment Lifetime，就是最大报文生存时间，是任何报文在网络上的存在的最长时间，超过这个时间报文将被丢弃。《TCP/IP详解》中是这样描述的：MSL是任何报文段被丢弃前在网络内的最长时间。RFC 793中规定MSL为2分钟，实际应用中常用的是30秒、1分钟、2分钟等。

TCP的TIME_WAIT需要等待2MSL，当TCP的一端发起主动关闭，三次挥手完成后发送第四次挥手的ACK包后就进入这个状态，等待2MSL时间主要目的是：防止最后一个ACK包对方没有收到，那么对方在超时后将重发第三次握手的FIN包，主动关闭端接到重发的FIN包后可以再发一个ACK应答包。在TIME_WAIT状态时两端的端口不能使用，要等到2MSL时间结束才可以继续使用。当连接处于2MSL等待阶段时任何迟到的报文段都将被丢弃。

3.为什么是四次挥手，而不是三次或是五次、六次？
双方关闭连接要经过双方都同意。所以，首先是客服端给服务器发送FIN，要求关闭连接，服务器收到后会发送一个ACK进行确认。服务器然后再发送一个FIN，客户端发送ACK确认，并进入TIME_WAIT状态。等待2MSL后自动关闭。

 

总结：
（1）为了保证客户端发送的最后一个ACK报文段能够到达服务器。即最后一个确认报文可能丢失，服务器会超时重传，然后服务器发送FIN请求关闭连接，客户端发送ACK确认。一个来回是两个报文生命周期。

如果没有等待时间，发送完确认报文段就立即释放连接的话，服务器就无法重传，因此也就收不到确认，就无法按步骤进入CLOSE状态，即必须收到确认才能close。
（2）防止已经失效的连接请求报文出现在连接中。经过2MSL，在这个连续持续的时间内，产生的所有报文段就可以都从网络消失。

 

原文：https://blog.csdn.net/ZWE7616175/article/details/80432486