TCP的三次握手和四次挥手

TCP的三次握手和挥手图解

　　SYN表示建立连接

　　FIN表示关闭连接

　　ACK表示响应

　　PSH表示有数据传输

　　RST表示连接重置

 

为什么是握手需要三次？

　　目的：

　　　　为了防止已失效的连接请求报文段突然又传送到了服务端，因而产生错误。主要防止资源的浪费。　　

　　具体过程：

　　　　当客户端发出第一个连接请求报文段时并没有丢失，而是在某个网络节点出现了长时间的滞留，以至于延误了连接请求在某个时间之后才到达服务器。这应该是一个早已失效的报文段。但是服务器在收到此失效的连接请求报文段后，以为是客户端的一个新请求，于是就想客户端发出了确认报文段，同意建立连接。假设不采用三次握手，那么只要服务器发出确认后，新的连接就可以建立了。但是由于客户端没有发出建立连接的请求，因此不会管服务器的确认，也不会向服务器发送数据，但服务器却以为新的运输连接已经建立，一直在等待，所以，服务器的资源就白白浪费掉了。

 

如果在TCP第三次握手中的报文段丢失了会出现什么情况？

　　客户端会认为此连接已建立，如果客户端向服务器发送数据，服务器将以RST包响应，这样就能感知到服务器的错误了。

 

为什么要四次挥手　

　　为了保证在最后断开的时候，客户端能够发送最后一个ACK报文段能够被服务器接收到。如果客户端在收到服务器给它的断开连接的请求之后，回应完服务器就直接断开连接的话，若服务器没有收到回应就无法进入CLOSE状态，所以客户端要等待两个最长报文段寿命的时间，以便于服务器没有收到请求之后重新发送请求。

　　防止“已失效的连接请求报文”出现在连接中，在释放连接的过程中会有一些无效的滞留报文，这些报文在经过2MSL的时间内就可以发送到目的地，不会滞留在网络中。这样就可以避免在下一个连接中出现上一个连接的滞留报文了。

 

什么是TIME_WAIT

　　TIME_WAIT是TCP连接断开时必定会出现的状态。是无法避免掉的，这是TCP协议实现的一部分。time_wait的时间为2msl,默认为4min.

为什么要有TIME_WAIT

　　TCP要保证在所有可能的情况下使得所有的数据都能够被投递。当你关闭一个socket时，主动关闭一端的socket将进入TIME_WAIT状态，而被动关闭一方则转入CLOSED状态，这的确能够保证所有的数据都被传输。当一个socket关闭的时候，是通过两端互发信息的四次握手过程完成的，当一端调用close()时，就说明本端没有数据再要发送了。这好似看来在握手完成以后，socket就都应该处于关闭CLOSED状态了。但这有两个问题，首先，我们没有任何机制保证最后的一个ACK能够正常传输，第二，网络上仍然有可能有残余的数据包(wandering duplicates)，我们也必须能够正常处理。

　　假设最后一个ACK丢失了，服务器会重发它发送的最后一个FIN，所以客户端必须维持一个状态信息，以便能够重发ACK；如果不维持这种状态，客户端在接收到FIN后将会响应一个RST，服务器端接收到RST后会认为这是一个错误。如果TCP协议能够正常完成必要的操作而终止双方的数据流传输，就必须完全正确的传输四次握手的四个节，不能有任何的丢失。这就是为什么socket在关闭后，仍然处于 TIME_WAIT状态，因为他要等待以便重发ACK。