计算机网络——TCP三次握手与四次挥手

字段	含义
URG（urgent）	紧急指针是否有效。为1，表示需要被优先处理
ACK（acknowledge character）	确认字符，确认号是否有效，一般置为1。
PSH（push）	提示接收端应用程序立即从TCP缓冲区把数据读走，不再等待。
RST（reset）	对方要求重新建立连接，复位。
SYN（synchronize sequence numbers）	同步序列编号，请求建立连接，并在其序列号的字段进行序列号的初始值设定。建立连接，设置为1
FIN（finish）	希望断开连接。
seq（sequence）	发送序号
ack（acknowledge numbers）	确认序号，期待下一个发送序号（seq+1）

【问题】为什么要三次“握手”？
       1.TCP的三次握手防止已过期的连接再次传到被连接的主机。当客户端请求连接服务器，客户端发送的

SYN=1,seq=x

由于某种原因未能及时到达，客户端再次发送请求，客户端和服务器成功连接并断开连接后，由于某种原因未能及时到达的请求在断开后到达，服务器以为客户机要请求连接。
       2.由于客户端和服务器初始序列号（seq）是随机产生的，需要告知对方自己的初始序列号，需要得到确认（ack）。
       3.两次握手可能发生死锁。客户端向服务器发送请求，服务器收到请求，同意连接，并向客户端发送确认（ack），但确认请求在传输过程中被丢失。在这种情况下，客户端由于没有收到确认，认为还没建立连接，客户端继续发送请求，但服务器认为已经建立了连接，丢弃了请求。

【问题】为什么是四次“挥手”？
       TCP释放连接时之所以需要“四次挥手”,是因为FIN释放连接报文与ACK确认接收报文是分别由第二次和第三次"握手"传输的。为何建立连接时一起传输，释放连接时却要分开传输？
       建立连接时，被动方服务器端结束CLOSED阶段进入“握手”阶段并不需要任何准备，可以直接返回SYN和ACK报文，开始建立连接。
       释放连接时，被动方服务器，突然收到主动方客户端释放连接的请求时并不能立即释放连接，因为还有必要的数据需要处理，所以服务器先返回ACK确认收到报文，经过CLOSE-WAIT阶段准备好释放连接之后，才能返回FIN释放连接报文。

【问题】为什么不能用两次握手进行连接？
       三次握手完成两个重要的功能，既要双方做好发送数据的准备工作(双方都知道彼此已准备好)，也要允许双方就初始序列号进行协商，这个序列号在握手过程中被发送和确认。
       现在把三次握手改成仅需要两次握手，可能会发生死锁。作为例子，考虑计算机S和C之间的通信，假定C给S发送一个连接请求分组，S收到了这个分组，并发 送了确认应答分组。按照两次握手的协定，S认为连接已经成功地建立了，可以开始发送数据分组。可是，C在S的应答分组在传输中被丢失的情况下，将不知道S 是否已准备好，不知道S建立什么样的序列号，C甚至怀疑S是否收到自己的连接请求分组。在这种情况下，C认为连接还未建立成功，将忽略S发来的任何数据分 组，只等待连接确认应答分组。而S在发出的分组超时后，重复发送同样的分组。这样就形成了死锁。

【问题】如果已经建立了连接，但是客户端突然出现故障了怎么办？
       TCP还设有一个保活计时器，显然，客户端如果出现故障，服务器不能一直等下去，白白浪费资源。服务器每收到一次客户端的请求后都会重新复位这个计时器，时间通常是设置为2小时，若两小时还没有收到客户端的任何数据，服务器就会发送一个探测报文段，以后每隔75秒钟发送一次。若一连发送10个探测报文仍然没反应，服务器就认为客户端出了故障，接着就关闭连接。

【问题】为什么客户端在TIME-WAIT阶段要等2MSL?
       为的是确认服务器端是否收到客户端发出的ACK确认报文
       当客户端发出最后的ACK确认报文时，并不能确定服务器端能够收到该段报文。所以客户端在发送完ACK确认报文之后，会设置一个时长为2MSL的计时器。MSL指的是Maximum Segment Lifetime：一段TCP报文在传输过程中的最大生命周期。2MSL即是服务器端发出为FIN报文和客户端发出的ACK确认报文所能保持有效的最大时长。
       服务器端在1MSL内没有收到客户端发出的ACK确认报文，就会再次向客户端发出FIN报文；
       如果客户端在2MSL内，再次收到了来自服务器端的FIN报文，说明服务器端由于各种原因没有接收到客户端发出的ACK确认报文。客户端再次向服务器端发出ACK确认报文，计时器重置，重新开始2MSL的计时；否则客户端在2MSL内没有再次收到来自服务器端的FIN报文，说明服务器端正常接收了ACK确认报文，客户端可以进入CLOSED阶段，完成“四次挥手”。
       所以，客户端要经历时长为2SML的TIME-WAIT阶段；这也是为什么客户端比服务器端晚进入CLOSED阶段的原因。

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