TCP三次握手和四次挥手

TCP为什么是三次握手而不是二次或者是四次握手

  • 三次握手才可以阻止重复历史连接的初始化(主要原因)
    在两次握手的情况下，服务端没有中间状态码给客户端来阻止历史连接，导致服务端可能建立一个历史连接，造成资源浪费。在建立连接之前，要阻止掉历史连接，所以需要三次握手。
  • 三次握手才可以同步双方的初始序列号
    两次握手只保证了一方的初始序列号能被对方接收，没办法保证双方的初始序列号都能被确认接收
  • 三次握手才可以避免资源浪费
    如果只有两次握手，当客户端发送的SYN报文在网络阻塞，客户端没有接受的ACK报文，就会重新发送SYN。如果没有第三次握手，服务端不清楚客户端是否接收到回复ACK报文，则服务端只能组队建立一个连接，导致资源浪费

通俗的讲：

【二次握手】：无法防止历史连接的建立，会造成资源的浪费，也无法可靠的同步双方序列号
【四次握手】：因为三次握手已经理论上最少可靠连接建立，所以不需要使用更多的通信次数

TCP有6种标示

  • SYN：synchronous 建立联机
  • ACK：acknowledgement 确认
  • PSH：push 传送
  • FIN：finish 结束
  • RET：reset重置
  • URG：urgent紧急
  • seq number：顺序编码
  • ack number：确认编码

三次握手

  • 第一次握手：用户端首先向服务器发送一个带有SYN（同步）标志的TCP数据包，表示客户端请求建立连接，并选择一个初始序列号（ISN）。
  • 第二次握手：服务器收到客户端的SYN后，会发送一个带有SYN和ACK（确认）标志的数据包，表示服务器接受了客户端的请求，并选择自己的初始序列号。
  • 第三次握手：客户端收到服务器的响应后，发送一个带有ACK标志的数据包，表示客户端也接受了连接。此时，TCP连接已经建立，可以开始进行数据传输。

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四次挥手

  • 第一次挥手：当客户端希望断开连接时，它会发送一个带有FIN（结束）标志的数据包，表示客户端不再有数据要发送。
  • 第二次挥手：服务器收到客户端的FIN后，会发送一个带有ACK标志的数据包，确认收到客户端的关闭请求。
  • 第三次挥手：服务器准备好断开连接时，会发送一个带有FIN标志的数据包给客户端，表示服务器不再有数据要发送。
  • 第四次挥手： 客户端收到服务器的FIN后，发送一个带有ACK标志的数据包，确认收到服务器的关闭请求。此时，连接被彻底关闭。
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衍生问题

1. 三次握手的第一次握手过程中，此时报文丢失，会出现什么情况

  • 客户端发送报文之后会启动一个定时器，在超时之后未收到服务端的确认，会再次发送SYN请求，每次尝试的时间会是第一次的二倍，如果总的总尝试时间为75秒，此次建立链接失败。

2. 三次握手的第二次握手过程中，此时报文丢失，会出现什么情况

  • 在发送完ACK+SYN报文后会启动一个定时器，超时没有收到ACK确认，会再次发送，客户端和服务端会进行多次重试。超时时间依旧每次翻倍，重试次数可设置。

4. 三次握手的第三次握手过程中，此时报文丢失，会出现什么情况

  • 客户端在发出ACK+SYN报文后会启动一个定时器，在超时触发还没收到ACK就确认是丢失了，会重试一次发送。

4. 如果客户端和服务端同时双方向建立连接，会出现什么情况

    1. 此时只会建立一条全双工的TCP链接，不是两条。
    1. 双方没有CS之分，两端都是同时承担两个角色，客户端和服务器。

5. 在四次挥手过程中客户端或者服务端突然挂掉，会怎么办

  • 正常链接时，客户端突然挂掉，如果没有措施处理，那么就会出现客户端和服务端出现长时间空闲。此时服务端会发送一个探测报文，以后每隔75秒钟发送一次。若一连发送10个探测报文仍然没反应，服务器就认为客户端出了故障，接着就关闭连接。

6. 为什么是4次挥手

  • TCP是全双工的通信机制，每个方向必须单独进行关闭。TCP传输连接关闭的原则如下：
    1. 当一端完成它的数据发送任务后就可以发送一个FIN字段置1的数据段来终止这个方向的数据发送；
    1. 当另一端收到这个FIN数据段后，必须通知它的应用层，对端已经终止了那个方向的数据传送。

7. 如果已经建立连接，但是客户端突然出现故障了怎么办？

为了避免这个情况，TCP实现了保活机制，原理如下
定义一个时间段，在这个时间段内，如果没有任何连接相关的活动，TCP保活机制每隔一个时间间隔就回发送一个探测报文，如果连续几个探测报文都没有得到响应，则认为当前TCP连接已经死亡，系统内核将错误信息上报给上层应用程序，这个时候服务端就会主动端口连接。

8. 如果建立了连接，但是服务端进程奔溃会发生什么？

TCP的连接信息是内核维护的，所以当服务端的进程奔溃后，内核需要回收该进程的所有TCP连接资源，于是内核会发送第一次挥手的FIN报文，后续挥手过程都在内核完成，并不需要进程的参与，所有即使服务端进程退出，还是可以和客户端进行TCP四次挥手的过程。

posted @ 2022-03-10 15:34  KB、渣科  阅读(67)  评论(0)  编辑  收藏  举报