TCP协议：三次握手，四次挥手

Posted 2021-04-15 今日技术热点

IP协议、HTTP协议、TCP协议、TCP/IP 协议我们经常遇到，而且初学的时候容易弄混。那么他们之间有什么关系呢？重点来啦，注意！

1、什么是TCP/IP 协议

TCP/IP不是一个协议，而是一个协议族的统称。里面包括IP协议、HTTP协议、TCP协议等。而三次握手四次挥手就发生在TCP协议中。

TCP/IP协议栈主要分为四层：应用层、传输层、网络层、数据链路层。每层都有相应的协议，具体如下图：

下面是从网络上找到的TCP/IP通信数据流

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2、TCP协议

TCP是一个属于传输层的面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。 为了确保信息能够确保准确无误的到达，TCP采用了著名的三次握手策略。

TCP报文格式图：

上图中有几个字段需要重点介绍下： 
（1）序号：Seq序号，占32位，用来标识从TCP源端向目的端发送的字节流，发起方发送数据时对此进行标记。 
（2）确认号：Ack序号，占32位，只有ACK标志位为1时，确认序号字段才有效，Ack=Seq+1。 
（3）标志位：共6个，即URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN等，在三次握手中建立连接时出现。 
具体含义如下： 
（A）URG：紧急指针（urgent pointer）有效。 
（B）ACK：确认序号有效。 
（C）PSH：接收方应该尽快将这个报文交给应用层。 
（D）RST：重置连接。 
（E）SYN：发起一个新连接。 
（F）FIN：释放一个连接。 
需要注意的是： 
- 不要将确认序号Ack与标志位中的ACK搞混了，注意大小写。 
- 确认方Ack=发起方Req+1，两端配对。

3、三次握手

所谓三次握手（Three-Way Handshake）即建立TCP连接，是指建立一个TCP连接时，需要客户端和服务端总共发送3个包以确认连接的建立。在socket编程中，这一过程由客户端执行connect来触发，整个流程如下图所示：

- SYN(synchronous建立联机)

- ACK(acknowledgement 确认)

- PSH(push传送)

- FIN(finish结束)

- RST(reset重置)

- URG(urgent紧急)

- seq(Sequence number 顺序号码)

- Ack(Acknowledge number 确认号码 )

- ESTABLISHED 建立，创建

（1）第一次握手：Client将标志位SYN置为1，随机产生一个值seq=J，并将该数据包发送给Server，Client进入SYN_SENT状态，等待Server确认。

（2）第二次握手：Server收到数据包后由标志位SYN=1知道Client请求建立连接，Server将标志位SYN和ACK都置为1，ack (number )=J+1，随机产生一个值seq=K，并将该数据包发送给Client以确认连接请求，Server进入SYN_RCVD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。

4、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。

（1）第一次挥手：Client发送一个FIN，用来关闭Client到Server的数据传送，Client进入FIN_WAIT_1状态。

（2）第二次挥手：Server收到FIN后，发送一个ACK给Client，确认序号为收到序号+1（与SYN相同，一个FIN占用一个序号），Server进入CLOSE_WAIT状态。

（3）第三次挥手：Server发送一个FIN，用来关闭Server到Client的数据传送，Server进入LAST_ACK状态。

（4）第四次挥手：Client收到FIN后，Client进入TIME_WAIT状态，接着发送一个ACK给Server，确认序号为收到序号+1，Server进入CLOSED状态，完成四次挥手。

5、附注

关于三次握手与四次挥手通常都会有典型的面试题，在此提出供有需求的XDJM们参考：

（1）三次握手是什么或者流程？四次握手呢？答案前面分析就是。

（2）为什么建立连接是三次握手，而关闭连接却是四次挥手呢？

这是因为服务端在LISTEN状态下，收到建立连接请求的SYN报文后，把ACK和SYN放在一个报文里发送给客户端。而关闭连接时，当收到对方的FIN报文时，仅仅表示对方不再发送数据了但是还能接收数据，己方也未必全部数据都发送给对方了，所以己方可以立即close，也可以发送一些数据给对方后，再发送FIN报文给对方来表示同意现在关闭连接，因此，己方ACK和FIN一般都会分开发送。