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TCP 三次握手与四次挥手笔记

news 2025/7/17 11:26:15

一、TCP 三次握手（建立连接）

TCP 是面向连接的、可靠的传输层协议，为了建立可靠的连接，TCP 采用三次握手（Three-way Handshake）机制。

1.1 三次握手过程

次数	发送方	接收方	说明
第一次握手	发送 SYN=1，seq=x		客户端发送连接请求，进入 SYN_SEND 状态
第二次握手		发送 SYN=1，ACK=1，seq=y，ack=x+1	服务器收到请求，确认后进入 SYN_RCVD 状态
第三次握手	发送 ACK=1，seq=x+1，ack=y+1		客户端收到确认，进入 ESTABLISHED 状态，服务器收到后也进入 ESTABLISHED

1.2 报文示意图

客户端                             服务器| ----------- SYN ------------> || <-------- SYN + ACK --------- || ----------- ACK ------------> |
连接建立

1.3 握手各个阶段详解

第一次握手：
客户端发送一个带 SYN 标志的数据包，表示请求建立连接，包内包含初始序列号 seq = x。
第二次握手：
服务器收到 SYN 包，确认（ACK）客户端的 SYN，同时发送自己的 SYN，seq = y，ack = x+1。
第三次握手：
客户端收到 SYN+ACK，发送 ACK 确认，ack = y+1。

连接正式建立，双方可以开始数据传输了。

二、为什么需要三次握手？

防止历史连接请求造成的错误连接（防止旧的重复连接初始化请求报文被服务器误处理）。
确认双方的接收与发送能力均正常。
确认客户端的初始序列号，服务器的初始序列号。

三、TCP 四次挥手（释放连接）

TCP 连接释放采用四次挥手（Four-way Handshake）机制，目的是保证双方都能彻底释放连接，避免数据丢失。

3.1 四次挥手过程

次数	发送方	接收方	说明
第一次挥手	发送 FIN=1，seq=u		客户端请求关闭连接，进入 FIN_WAIT_1
第二次挥手		发送 ACK=1，ack=u+1	服务器确认关闭请求，进入 CLOSE_WAIT，客户端进入 FIN_WAIT_2
第三次挥手		发送 FIN=1，seq=v	服务器准备关闭，通知客户端
第四次挥手	发送 ACK=1，ack=v+1		客户端确认，进入 TIME_WAIT，服务器关闭，最后客户端关闭

3.2 报文示意图

客户端                             服务器| ----------- FIN ------------> || <----------- ACK ------------ || <----------- FIN ------------ || ----------- ACK ------------> |
连接关闭

3.3 各阶段详解

第一次挥手：
客户端主动发送 FIN，表示不再发送数据，进入 FIN_WAIT_1。
第二次挥手：
服务器收到 FIN，返回 ACK，进入 CLOSE_WAIT，客户端进入 FIN_WAIT_2。
第三次挥手：
服务器处理完剩余事务后，发送 FIN，通知客户端，进入 LAST_ACK。
第四次挥手：
客户端确认后，进入 TIME_WAIT，等待 2MSL 后，最终关闭。

四、为什么需要四次挥手？

TCP 是全双工通信，关闭需要双方单独关闭各自的发送方向。
第二次挥手后，服务器可能还有数据未发送完，不能直接关闭，需等待全部发送完成才发 FIN。

五、TIME_WAIT 状态及意义

保证最后一个 ACK 能被对方接收到（如果丢失，服务器会重发 FIN）。
防止旧连接中的延迟数据影响新连接。
通常等待时间是 2 倍的 MSL（Maximum Segment Lifetime）。

六、状态迁移图（简化版）

客户端状态:
CLOSED -> SYN_SENT -> ESTABLISHED -> FIN_WAIT_1 -> FIN_WAIT_2 -> TIME_WAIT -> CLOSED服务器状态:
CLOSED -> LISTEN -> SYN_RCVD -> ESTABLISHED -> CLOSE_WAIT -> LAST_ACK -> CLOSED