说说TCP传输的三次握手四次挥手策略

TCP（传输控制协议）是一个面向连接、可靠的传输层协议。在建立和关闭连接时，TCP使用“三次握手”和“四次挥手”机制来确保可靠的通信。下面我们详细讲解这两个过程：

一、三次握手（TCP连接建立）

三次握手是建立TCP连接的过程，目的是确保客户端和服务器之间的连接是可靠的。通过三次握手，双方能够确认彼此的接收和发送能力，以及初始的序列号。

三次握手的过程：

1. 第一次握手 — 客户端发送SYN请求：

   • 客户端发送一个SYN（同步序列编号）报文段到服务器，表示客户端希望建立连接。此时客户端进入 SYN_SENT 状态，等待服务器的响应。
   • SYN报文段中会包含客户端的初始序列号（Seq=Client_ISN），并且SYN标志位被设置为1。

2. 第二次握手 — 服务器回应SYN-ACK：

   • 服务器收到客户端的SYN报文后，服务器会发送一个SYN-ACK报文段给客户端，表示同意建立连接。此时，服务器进入 SYN_RECEIVED 状态，等待客户端的确认。
   • 该报文中会包含服务器的初始序列号（Seq=Server_ISN），并且ACK标志位被设置为1，表示确认收到客户端的SYN请求（Ack=Client_ISN+1）。服务器还会发送自己的SYN请求。

3. 第三次握手 — 客户端确认：

   • 客户端收到服务器的SYN-ACK报文后，客户端会发送一个ACK报文段来确认收到服务器的SYN-ACK。此时，客户端进入 ESTABLISHED 状态，表示连接已经建立。
   • 该报文段的序列号为 Seq=Client_ISN+1，ACK字段值为 Ack=Server_ISN+1。客户端发送完毕后，服务器也进入 ESTABLISHED 状态，连接建立完成。

通过这三次握手，客户端和服务器都能确认彼此的接收能力，并且同步序列号，确保数据传输的可靠性。

总结：

• 第一次：客户端发送SYN请求，服务器收到后回SYN-ACK；
• 第二次：服务器返回SYN-ACK，客户端确认；
• 第三次：客户端确认，连接建立。

二、四次挥手（TCP连接关闭）

四次挥手是TCP连接的终止过程。由于TCP是全双工的连接，每一方向的关闭都需要独立处理。四次挥手的目的是确保双方能够完成数据的传输，优雅地关闭连接。

四次挥手的过程：

1. 第一次挥手 — 客户端发送FIN：

   • 客户端发送一个FIN（结束连接）报文段，表示客户端已经没有数据发送到服务器了。此时，客户端进入 FIN_WAIT_1 状态。
   • 此时客户端请求关闭连接，但仍然可以接收数据。

2. 第二次挥手 — 服务器回应ACK：

   • 服务器收到客户端的FIN报文后，表示已经接收到客户端关闭连接的请求。服务器会返回一个ACK报文段，确认客户端的FIN报文。此时，服务器进入 CLOSE_WAIT 状态。
   • 服务器的ACK报文段的 Ack=Client_SEQ+1，表明服务器已接收到客户端的关闭请求。

3. 第三次挥手 — 服务器发送FIN：

   • 服务器发送一个FIN报文段，表示服务器端的数据也传输完毕，准备关闭连接。此时，服务器进入 LAST_ACK 状态。
   • 此时服务器告诉客户端它已经没有数据要发送了，请求客户端关闭连接。

4. 第四次挥手 — 客户端回应ACK：

   • 客户端收到服务器的FIN报文后，发送一个ACK报文段来确认。此时客户端进入 TIME_WAIT 状态，等待一段时间，以确保服务器收到ACK报文后再完全关闭连接。
   • 客户端的ACK报文的序列号为 Ack=Server_SEQ+1。此时，客户端可以关闭连接，进入 CLOSED 状态。

   TIME_WAIT状态：客户端在发送完最后的ACK报文后，会进入 TIME_WAIT 状态，通常会持续2倍的最大报文生存时间（MSL，Maximum Segment Lifetime），目的是确保服务器能够收到ACK报文，避免重复的数据包影响新连接。

总结：

• 第一次：客户端发送FIN，表示请求关闭；
• 第二次：服务器回复ACK，确认关闭；
• 第三次：服务器发送FIN，表示数据发送完毕；
• 第四次：客户端回复ACK，连接完全关闭。

为什么需要四次挥手？

TCP连接是全双工的，客户端和服务器各自都可以独立地发送和接收数据。因此，当客户端或服务器中的一方决定关闭连接时，需要确保另一方还有时间来完成数据的发送，避免丢失数据。此外，TIME_WAIT 状态可以防止连接关闭后的老数据包干扰新的连接。

总结

• 三次握手：用于建立TCP连接，确保双方都准备好进行数据传输，并且能够同步初始的序列号。
• 四次挥手：用于正常终止TCP连接，确保双方都能完成剩余数据的发送和接收，并且优雅地关闭连接。

这两种机制是TCP协议提供的可靠性保障，确保在连接的建立与关闭过程中不会丢失数据或出现通信错误。

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