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讲解TCP协议中的三次握手和四次挥手的过程

文章来源:365jz.com     点击数:325    更新时间:2017-11-29 19:19   参与评论

三次握手(three times handshake;three-way handshake)所谓的“三次握手”即对每次发送的数据量是怎样跟踪进行协商使数据段的发送和接收同步,根据所接收到的数据量而确定的数据确认数及数据发送、接收完毕后何时撤消联系,并建立虚连接。
为了提供可靠的传送,TCP在发送新的数据之前,以特定的顺序将数据包的序号,并需要这些包传送给目标机之后的确认消息。TCP总是用来发送大批量的数据。当应用程序在收到数据后要做出确认时也要用到TCP。

四次挥手,别名连接终止协议。其性质为终止协议。由于TCP连接是全双工的,因此每个方向都必须单独进行关闭。这原则是当一方完成它的数据发送任务后就能发送一个FIN来终止这个方向的连接。收到一个 FIN只意味着这一方向上没有数据流动,一个TCP连接在收到一个FIN后仍能发送数据。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。
建立TCP需要三次握手才能建立,而断开连接则需要四次握手。整个过程如下图所示:

先来看看如何建立连接的。

 

【更新于2017.01.04 】该部分内容配图有误,请大家见谅,正确的配图如下,错误配图也不删了,大家可以比较下,对比理解效果更好。这么久才来更新,抱歉!!

 


错误配图如下:

首先Client端发送连接请求报文,Server段接受连接后回复ACK报文,并为这次连接分配资源。Client端接收到ACK报文后也向Server段发生ACK报文,并分配资源,这样TCP连接就建立了。

那如何断开连接呢?简单的过程如下:

【注意】中断连接端可以是Client端,也可以是Server端。

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。Ok,TCP连接就这样关闭了!

整个过程Client端所经历的状态如下:

而Server端所经历的过程如下:转载请注明:blog.csdn.net/whuslei

【注意】 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。

【问题1】为什么连接的时候是三次握手,关闭的时候却是四次握手?
答:因为当Server端收到Client端的SYN连接请求报文后,可以直接发送SYN+ACK报文。其中ACK报文是用来应答的,SYN报文是用来同步的。但是关闭连接时,当Server端收到FIN报文时,很可能并不会立即关闭SOCKET,所以只能先回复一个ACK报文,告诉Client端,"你发的FIN报文我收到了"。只有等到我Server端所有的报文都发送完了,我才能发送FIN报文,因此不能一起发送。故需要四步握手。

【问题2】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?

答:虽然按道理,四个报文都发送完毕,我们可以直接进入CLOSE状态了,但是我们必须假象网络是不可靠的,有可以最后一个ACK丢失。所以TIME_WAIT状态就是用来重发可能丢失的ACK报文。
打个比方说:
TCP的握手,首先要明确的是必然有发起方(A)和接收方(B)。
第一次握手,必然是A向B发起的。即A向B发送了一个SYN包。如果套用高票的情境,可以理解为:"我想瞅瞅你,在吗?"。
第二次握手,B发现有一个人试图连接自己,那么就回复一个ACK包表示接收连接。即"在的,你瞅吧"。
第三次握手,是A在知道B同意让自己连接后,也向B发一个ACK包表示我已经就位。即"嗯,我已经看到你了。(隐含着意思:我接下来要一直瞅你,如果两个都没说走,谁也不能走。)"
我看到好多答主在看到几个回答后瞬间就进入抖机灵模式,而且完全不管主被动的关系,也不管合理性,最后发展成看谁写的三行短小说最好看了。
ps:高票的回答如果一定要三次握手的话,我觉得是这样:
「 。。。」 --------------------漏了第一次握手
「你瞅啥?」 --------------------第二次握手
「瞅你咋地?」 --------------------第三次握手
「来咱俩唠唠。」 -------------------多余的交互
TCP是一个丧心病狂的追求效率的协议,除非必要,绝不会有多余的报文。



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