TCP为什么做三次握手四次挥手

Posted 2020-11-26 eycuii

TCP 是为了解决可靠传输出现的。为了实现可靠性，TCP 做了流量控制、拥塞控制，并且在建立、关闭连接前做些机制：三次握手、四次挥手。

三次握手是为了让客户端、服务器在建立连接前能保证相互可以发送、接收报文；

四次挥手也一样，客户端、服务器保证相互都得知要关闭时再关闭连接。

如果建立、关闭连接前没有做出这种保障，而直接发送报文或率先关闭，会出现报文丢失等风险。

（注意这里的保证不是指百分百的）

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那为什么是三次握手？而不是两次、四次？

假如客户端 A、服务器 B，这里用打电话来做比喻：

1. A 说：喂喂，听得到吗？

2. （B 听了之后，知道了自己能听到 A 讲的话。）

   B 回复说：可以。你能听得到吗？

3. （A 听了之后，他就能知道 B 可以听到自己的讲的话，并且自己也能听到 B。

   但此时 B 还不知道 A 能不能听得到他自己说的话，所以 A 还要回复。）

   A 回复：嗯，听得到。

   这时 A、B 便可以知道相互都能说、听，接下来可以开始聊了（即建立连接开始发送数据）。

如果是两次握手

从上面例子就能看出，如果只做两次握手，假如当 A 手机没电被关机时，B 就可能不知道情况而一直讲话。

所以，建立连接前，如果想可靠传输，必须要先保证相互能正常接收报文。

如果是四次握手

四次五次或者更多都可以，但这样其实会有点多余了。所以做三次握手即可。

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为什么是四次挥手？而不是一次、两次、三次？

与上面例子一样，客户端 A、服务器 B 在打电话：

1. A 说：我困了，想睡觉。

2. B 回复：OK，等我还有些事要跟你讲。

3. B 讲完后，说：我说完了，你去睡吧，拜拜。

4. A 回复：嗯，晚安。

   这时 A、B 就可以挂电话了。

   说完，A 等 2 秒后挂了电话，同时 B 听到回复后也挂了，即关闭了连接。

如果是一次、两次挥手

从上面例子可以看出，因为 B 可能还有话要讲，所以 A 不能说完就挂掉。

如果是三次挥手

B 说拜拜后直接关闭，他就不确定 A 有没有听到他之前（2到3）讲的话。并且假如 A 恰好没有听到 B 说拜拜，A 就可能一直拿着电话。

所以 B 还要等 A 的回复。

第四次挥手后，客户端为什么还要等 2MSL 的时间后再关闭连接？

（这里 MSL 是：Maximum Segment Lifetime，即报文最大生存时间。是任何报文在网络中存在的最长时间。超过这个时间将被丢弃。）

同上，如果 A 直接关掉，假如 B 没有收到第四次挥手，他就不知道 A 有没有听到自己讲过的话。

所以 B 超过一段时间没收到的话，会再次跟 A 说拜拜。而 A 等待的 2MSL 的时间内，可以接收到该重发的消息，这样 A 就可以再次向 B 回复。（A、B 都有超时机制，如果还是一直收不到会断开连接。）

此外，A 直接关闭的另一个风险就是：如果 A 的原进程端口恰好又被其他新进程占用，那么新进程就会被接收到来自 B 的消息。