Network - TCP三次握手，四次挥手 (Three-Way Handshake, Four-Way Wavehand)

阅读目录(Content)

• QA
• tcp为什么要三次握手，两次不行吗?
• tcp挥手怎么要四次？
• 为什么客户端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？
• 一、TCP报文格式
• 二、“三次握手”
• 2.1 三次握手过程
•  2.2 三次握手过程分析
• 三、 “四次挥手”
•  3.1 四次挥手过程
• 3.2四次挥手过程分析

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QA

tcp为什么要三次握手，两次不行吗?

• 两次握手只能保证单向连接是畅通的。

Step1       A -> B : 你好，B。

Step2       A <- B : 收到。你好，A。

这样的两次握手过程， A 向 B 打招呼得到了回应，即 A 向 B 发送数据，B 是可以收到的。

但是 B 向 A 打招呼，A 还没有回应，B 没有收到 A 的反馈，无法确保 A 可以收到 B 发送的数据。

• 只有经过第三次握手，才能确保双向都可以接收到对方的发送的 数据。

Step3       A -> B : 收到，B。

这样 B 才能确定 A 也可以收到 B 发送给 A 的数据。

 

tcp挥手怎么要四次？

挥手时，服务器端的 ACK 报文和 FIN 报文会分开发送。因为可能还有未完成的报文需要发送出去。全部完成后才会发送FIN报文。

握手时，服务器端的 ACK 报文和 SYN报文是同时发送的。因此握手时就少了一步。

 

四次挥手时，当收到客户端的 FIN 报文时，仅仅表示客户端不再发送数据了但是还能接收数据，服务端是否现在关闭发送数据通道，需要上层应用来决定，因此，服务端 ACK 和 FIN 一般都会分开发送。

 

 

为什么客户端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？

虽然按道理，四个报文都发送完毕，客户端可以直接进入CLOSE状态了，但是我们必须假设网络是不可靠的，有可以客户端发给服务端的最后一个ACK丢失。所以TIME_WAIT状态就是用来重发可能丢失的ACK报文。

 

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一、TCP报文格式

 

　　　　在了解三次握手和四次挥手之前，先知道TCP报文内部包含了哪些东西。

1. TCP报头中的源端口号和目的端口号同IP数据报中的源IP与目的IP唯一确定一条TCP连接。TCP在发送数据前必须在彼此间建立连接，这里连接意思是：双方需要内保存对方信息（例如：IP，Port…）

2. 报文主要段的意思

　　　　序号：表示发送的数据字节流，确保TCP传输有序，对每个字节编号

　　　　确认序号：发送方期待接收的下一序列号，接收成功后的数据字节序列号加 1。只有ACK=1时才有效。

　　　　ACK：确认序号的标志，ACK=1表示确认号有效，ACK=0表示报文不含确认序号信息

　　　　SYN：连接请求序号标志，用于建立连接，SYN=1表示请求连接

　　　　FIN：结束标志，用于释放连接，为1表示关闭本方数据流

 

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二、“三次握手”

2.1 三次握手过程

建立TCP连接时，需要客户端和服务器共发送3个包。

• 第一次：客户端发送初始序号x和syn=1请求标志

• 第二次：服务器发送请求标志syn，发送确认标志ACK，发送自己的序号seq=y，发送客户端的确认序号ack=x+1

• 第三次：客户端发送ACK确认号，发送自己的序号seq=x+1，发送对方的确认号ack=y+1

 

 

 2.2 三次握手过程分析

• 第一次：客户端发送请求到服务器，服务器知道客户端发送，自己接收正常。SYN=1,seq=x
• 第二次：服务器发给客户端，客户端知道自己发送、接收正常，服务器接收、发送正常。ACK=1,ack=x+1,SYN=1,seq=y
• 第三次：客户端发给服务器：服务器知道客户端发送，接收正常，自己接收，发送也正常.seq=x+1,ACK=1,ack=y+1

上面分析过程可以看出，握手两次达不到让双方都得出自己、对方的接收、发送能力都正常的结论的。

 

 

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三、 “四次挥手”

 3.1 四次挥手过程

• 第一次挥手：客户端发出释放FIN=1，自己序列号seq=u，进入FIN-WAIT-1状态
• 第二次挥手：服务器收到客户端的后，发出ACK=1确认标志和客户端的确认号ack=u+1，自己的序列号seq=v，进入CLOSE-WAIT状态
• 第三次挥手：客户端收到服务器确认结果后，进入FIN-WAIT-2状态。此时服务器发送释放FIN=1信号，确认标志ACK=1，确认序号ack=u+1，自己序号seq=w，服务器进入LAST-ACK（最后确认态）
• 第四次挥手：客户端收到回复后，发送确认ACK=1，ack=w+1，自己的seq=u+1，客户端进入TIME-WAIT（时间等待）。客户端经过2个最长报文段寿命后，客户端CLOSE；服务器收到确认后，立刻进入CLOSE状态。

3.2四次挥手过程分析

• 第一次：客户端请求断开FIN,seq=u
• 第二次：服务器确认客户端的断开请求ACK,ack=u+1,seq=v
• 第三次：服务器请求断开FIN,seq=w,ACK,ack=u+1
• 第四次：客户端确认服务器的断开ACK,ack=w+1,seq=u+1