面试——三次握手四次挥手详解

开始前的知识

TCP报文段的首部格式

这里仅仅解释几个在建立连接和释放连接中使用到的

• 序号（seq）：本报文段数据第一个字节的序号
• 确认号（ack）：期望收到对方下一个报文段的第一个数据字节序号，意味着此号之前都已收到
• 确认ACK：为1时才有效，建立连接后所有传送的报文段都必须置为1
• 同步SYN：在建立连接时用来同步序号，后面会详细描述应用场景
• 终止FIN：用来释放一个连接，后面会详细描述应用场景

建立连接要解决什么问题

1. 要使每一方能够确知对方存在；
2. 要允许双方协调一些参数；
3. 能够对运输实体资源进行分配。

其他

TCP中主动发起连接建立的叫客户，被动等待连接建立的叫服务器

三次握手

• 首先，B创建传输控制模块处于LISTEN状态
• A创建传输控制模块，向B发出连接请求报文段（SYN = 1，客户端初始序号seq = x），无数据但是消耗一个序号。进入SYN-SENT状态
• B接收，如同意，向A发送确认（SYN = 1，ACK = 1，服务端初始序号seq = y，确认号ack = x + 1），无数据但是消耗一个序号。进入SYN-RCVD状态。
• A收到B的确认，还要向B给出确认（ACK = 1， 自己的序号seq = x + 1，确认号ack = y + 1），可以有数据，无数据不消耗序号。进入ESTABLISHED状态。
• B收到A的确认进入ESTABLISHED状态。

为什么

A最后一次确认是为了防止实效的连接请求突然又传到了B而产生错误。

第一次请求因为滞留未到达，A又发一次请求，建立连接并完成了数据传输。之后第一次请求到达，如果不需要A的确认，B就以为又一个连接建立了，开始等待数据。但是A并不理会B的确认，造成资源浪费。

四次挥手

• 数据传输结束，双方都可以释放连接。都处于ESTABLISHED状态。
• A先发送连接释放报文段（FIN = 1，A的序号seq = u(u是最后一个字节序号 + 1)），停止发送数据。A进入 FIN-WAIT-1 状态，等B确认。此报文不携带数据，消耗一个序号。
• B收到就发出确认（ACK = 1，B的序号seq = v(最后一个字节序号 + 1)，ack = u + 1）。B计入CLOSE-WAIT 状态。TCP处于半关闭状态，A不发数据，B如有要发的数据A要接收。可能会持续一段时间。
• A收到B的确认，进入 FIN-WAIT-2 状态。等待B发出释放报文段。
• B发完数据，发送连接释放报文段（FIN = 1，ACK = 1，B的序号seq = w(又传了一些数据，序号改变)，ack = u + 1(重复上次)）。B就进入了 LAST-ACK 状态。等A确认。
• A在收到B的连接释放报文段后，发出确认（ACK = 1， A的序号seq = u + 1，ack = w + 1）。进入 TIME-WAIT 状态。
• 这时，TCP连接还没有释放。必须经过 时间等待计时器 设置的时间 2MSL（可修改）后，A才进入CLOSED状态。A撤销相应的传送控制块TCB后，TCP连接结束。

四次挥手也可以视为两个两次握手。

为什么

A为什么要等 2MSL？

1. 为了保证A发送的最后一个ACK报文段能到达B。A最后的ACK有可能丢失，留两分钟以防B重新发送连接释放报文段得不到相应，每次都会重置等待。
2. 防止新的TCP连接中会收到上一个连接中已经失效的连接请求报文段。

除此之外

TCP还有一个 保活计时器。当已经建立连接，客户端除出了故障，保活计时器会设置两小时间隔，两小时后向客户端发送探测报文段，后没间隔75min发一次，共10次。都没有响应，服务器确认客户端故障，关闭连接。