TCP-三次握手和四次挥手【超简单理解】

三次握手(three-way handshaking)

1、背景:TCP位于传输层,作用是提供可靠的字节流服务,为了准确无误地将数据送达目的地,TCP协议采纳三次握手策略。

2、原理

1)发送端首先发送一个带有SYN(synchronize)标志地数据包给接收方。

2)接收方接收后,回传一个带有SYN/ACK标志的数据包传递确认信息,表示我收到了。

3)最后,发送方再回传一个带有ACK标志的数据包,代表我知道了,表示’握手‘结束。

通俗的说法

1)Client:嘿,李四,是我,听到了吗?

2)Server:我听到了,你能听到我的吗?

3)Client:好的,我们互相都能听到对方的话,我们的通信可以开始了。

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四次挥手(Four-Way-Wavehand)

1、意义:当被动方收到主动方的FIN报文通知时,它仅仅表示主动方没有数据再发送给被动方了。但未必被动方所有的数据都完整的发送给了主动方,所以被动方不会马上关闭SOCKET,它可能还需要发送一些数据给主动方后,再发送FIN报文给主动方,告诉主动方同意关闭连接,所以这里的ACK报文和FIN报文多数情况下都是分开发送的。

2、原理

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

通俗的说法

1)Client:我所有东西都说完了

2)Server:我已经全部听到了,但是等等我,我还没说完

3)Server:好了,我已经说完了

4)Client:好的,那我们的通信结束l

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字段

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PS:ACK、SYN和FIN这些大写的单词表示标志位,其值要么是1,要么是0;ack、seq小写的单词表示序号。

常见面试题

  • 【问题1】为什么连接的时候是三次握手,关闭的时候却是四次握手?

答:因为当Server端收到Client端的SYN连接请求报文后,可以直接发送SYN+ACK报文。其中ACK报文是用来应答的,SYN报文是用来同步的。但是关闭连接时,当Server端收到FIN报文时,很可能并不会立即关闭SOCKET,所以只能先回复一个ACK报文,告诉Client端,"你发的FIN报文我收到了"。只有等到我Server端所有的报文都发送完了,我才能发送FIN报文,因此不能一起发送。故需要四步握手。

  • 【问题2】为什么TIME_WAIT状态需要经过2MSL(最大报文段生存时间)才能返回到CLOSE状态?

答:四个报文都发送完毕,可以直接进入CLOSE状态了,假象网络是不可靠的,有可以最后一个ACK丢失。所以TIME_WAIT状态就是用来重发可能丢失的ACK报文。在Client发送出最后的ACK回复,但该ACK可能丢失。Server如果没有收到ACK,将不断重复发送FIN片段。所以Client不能立即关闭,它必须确认Server接收到了该ACK。Client会在发送出ACK之后进入到TIME_WAIT状态。Client会设置一个计时器,等待2MSL的时间。如果在该时间内再次收到FIN,那么Client会重发ACK并再次等待2MSL。 所谓的2MSL是两倍的MSL(Maximum Segment Lifetime)。 MSL指一个片段在网络中最大的存活时间,2MSL就是一个发送和一个回复所需的最大时间。如果直到2MSL,Client都没有再次收到FIN,那么Client推断ACK已经被成功接收,则结束TCP连接。

  • 【问题3】为什么不能用两次握手进行连接?

答:3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。 把三次握手改成仅需要两次握手,可能发生死锁。 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4】如果已经建立了连接,但是客户端突然出现故障了怎么办?

答:TCP还设有一个保活计时器,如果客户端出现故障,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。

原文链接:https://www.jianshu.com/p/d3725391af59

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  • 作者:suoyue_zhan(联系作者)
  • 发表时间:2020-10-22 23:54:28
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