Jamal的博客

tcp三次握手和四次挥手

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先来看一张整体的大图：
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三次握手

先看一下三次握手的过程：
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1. 第一次握手：首先由client端发出一个SYN报文，此时SYN=1，ACK=0，tcp协议中规定SYN报文不能携带数据，但是必须消耗一个序列号，这时候的请求如果在网络中失败了，会超时之后重传。此时client端进入一个SYNC-SEND状态，等待server确认；
2. 第二次握手：server端收到SYN包之后，回复对方SYN ACK报文，设置SYN=1，ACK=1，seq=y(随机值)，ack=x+1，这时候的请求如果在网络中失败了，会超时之后重传。此时server端进入SYNC_RCVD状态，client端仍在SYNC_SEND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

这里有一个问题需要阐述一下：为什么client在收到server的SYN ACK报文之后还需要回复一个ACK报文呢？
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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。
看一下四次挥手的过程：
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1. client首先发送FIN=1的报文，此时client端不会再向server发送数据，但是仍然可以接收server的数据，此时client进入FIN-WAIT-1的状态，此时如果网络有问题，client重传FIN包；
2. server端收到FIN包后，回复一个ACK=1,seq=v,ack=u+1的报文，此时server端进入CLOSE-WAIT状态，此时server端仍然可以向client端发送数据；
3. server端在数据发送完成之后，向client端发送FIN=1,ACK=1,seq=w,ack=u+1的报文，表示数据已经发送完成，server端不会再向client端发送数据，此时server进入LAST-ACK状态；
4. client收到server报文后，回复server ACK=1,seq=u+1,ack=w+1的报文，确认连接可以断开，此时client端进入TIME-WAIT状态，server端在收到这个报文后就关闭这个连接，client在两个MSL时间之后，关闭连接；

这里面涉及到几个问题：

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1. 连接中断可以是client也可以是server
   假设Client端发起中断连接请求，也就是发送FIN报文。Server端接到FIN报文后，意思是说"我Client端没有数据要发给你了"，但是如果你还有数据没有发送完成，则不必急着关闭Socket，可以继续发送数据。所以你先发送ACK，"告诉Client端，你的请求我收到了，但是我还没准备好，请继续你等我的消息"。这个时候Client端就进入FIN_WAIT状态，继续等待Server端的FIN报文。当Server端确定数据已发送完成，则向Client端发送FIN报文，"告诉Client端，好了，我这边数据发完了，准备好关闭连接了"。Client端收到FIN报文后，"就知道可以关闭连接了，但是他还是不相信网络，怕Server端不知道要关闭，所以发送ACK后进入TIME_WAIT状态，如果Server端没有收到ACK则可以重传。“，Server端收到ACK后，"就知道可以断开连接了"。Client端等待了2MSL后依然没有收到回复，则证明Server端已正常关闭，那好，我Client端也可以关闭连接了
   
2. 在TIME_WAIT状态中，如果TCP client端最后一次发送的ACK丢失了，它将重新发送。TIME_WAIT状态中所需要的时间是依赖于实现方法的。典型的值为30秒、1分钟和2分钟。等待之后连接正式关闭，并且所有的资源(包括端口号)都被释放。
3. 为什么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？
   理论上来说，四个报文发送完毕，就可以直接进入close状态了，但是必须考虑到网络是不可靠的，如果最后一个ack报文没有收到，那么server端会认为FIN ACK报文client报文没有收到，会重新发送FIN ACK报文，这时候如果client直接close了，将不会响应这个报文，服务端将会有很多连接处于close_wait状态。

在整个四次挥手过程中，client的状态变化如图：
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server端状态变化：
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