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TCP 三次握手、四次挥手

news 2025/9/10 6:35:24

三次握手

三次握手形象版，快速理解

deepseek 的象形比喻：三次握手建立连接就像打电话一样：
(1) A 打给 B，“喂，你能听到我说话吗？”
(2) B 回答 A，“嗯，可以听到，你能听到我说话吗？”
(3) A 回答 B，“没问题，可以听到，我们开始聊天吧！”
客户端请求服务器的过程，可以将 A 当作客户端，B 当作服务器，它们进行“握手”的目的是证明自己的接收能力和发送能力都是正常的。
第一次握手，客户端向服务器发送消息，服务器收到消息后，服务器知道了：客户端的发送能力和服务器的接收能力没问题
第二次握手，服务器向客户端发送消息，客户端收到消息后，客户端知道了：客户端的发送能力、服务器的接收能力、服务器的发送能力、客户端的接收能力都是没问题的。但此时服务器不知道自己的发送能力和客户端的接收能力是否正常
第三次握手，客户端向服务器发送消息，服务器收到消息后，服务器就知道：自己的发送能力和客户端的接收能力也没问题（在第一次握手的时候，服务器已经知道了自己的接收能力和客户端的发送能力没问题）
三次握手结束，客户端和服务器建立连接成功！

三次握手详细过程

在 Tcp 报文头部，有下面几个比较关键的字段：
SYN：同步序列号，是一个控制位，当它为 1 时，表示这是一个用于建立连接的报文
ACK：也是一个控制位，当它位 1 时，表示报文中的ack字段是有效的，除了第一个 SYN 包，后续所有 ACK 位都必须是 1
seq：序列号，标识本报文所发送数据的第一个字节的编号（TCP 是可靠传输，每个字节都有编号，确保数据有效不丢失）
ack：确认号，期望收到对方下一个报文段的第一个数据字节的序列号，同时表示ack-1之前的所有数据都已正确收到
第一步，客户端发送 SYN： 设置 SYN 标识位为1，并随机生成一个初始序列号 x，放在 seq 字段里（服务器你好，我想和你建立连接，我数据的初始序列号为 x）
第二步，服务器回复 SYN-ACK： 服务器收到报文后，同意建立连接，于是回复一个报文，SYN-ACK 包，这个包将 TCP 标志位的 SYN 和 ACK 都设置为 1，同时，服务器也随机生成自己的初始序列号 y，放在 seq 字段里，同时需要确认客户端的 SYN 包。确认方法：将客户端发来的序列号 x 加 1 作为 ack 的值发回去（客户端你好，我同意建立连接，我数据的初始序列号是 y，并且我已经收到你的序列号 x，接下来期望从你的第 x+1 个字节的数据开始接收）
第三步，客户端发送 ACK： 客户端收到服务器的 SYN-ACK 包后，连接基本已经建立，客户端需要发送最后一个确认包，将 ACK 标志位设置为1，seq 字段此时变为了 x+1，因为第一步的 SYN 包会消耗一个字节，同时，客户端需要确认服务器的消息，因此，将 ack 字段设置为 y+1 发送回去（服务器，我已收到你的确认，接下来建立连接吧！接下来，客户端发送的数据将从 x+1 开始，并且期望服务器从第 y+1 个字节的序列开始接收）

注意：x 和 y 都是随机生成的，因此 x+1 和 y+1 只是一个象征性的编号，意思是将客户端发送数据的起始位置命名为编号 x+1，服务器要发送的数据起始位置命名为编号 y+1。

三次握手之后，客户端和服务端都会进入 ESTABLISHED 状态

四次挥手

四次挥手象形理解

(1) A 和 B 打电话，要礼貌的结束通话
A 对 B 说，“我没什么要说的了，我要挂了”(客户端发送消息通知服务器，我的消息发送完了，准备断开连接了)
(2) B 回答 A，“ok 我知道你说完了，但是稍等，我还有话要说”（服务器收到客户端要结束连接的请求，但服务器的消息还没有发送完，此时客户端——>服务器的通道关闭，客户端不能再给服务器发消息，但是服务器依然可以给客户端发）
(3) B 对 A 说，“好了，我说完了，我要挂了！”（服务器消息发送完毕）
(4) A 对 B 说，“好的，我们挂了吧。”（双方通道全部关闭）

四次挥手详细过程

第一步，客户端发送 FIN： 将 FIN 标志位设置位 1，这是连接结束的信号，报文中的 seq 字段为 u，u 表示客户端已发送的数据最后一个字节的序列号加 1，客户端进入 FIN-WAIT-1 状态（客户端对服务器说，我没数据给你了，我要关闭我到你那边的发送通道了）
第二步，服务器回复 ACK： 服务器收到 FIN 包后，发送一个确认包，ACK 的标志位设为 1，将客户端发来的序列号加1，即将 ack 的值设置为 u+1，并发送回去，此时，客户端进入 CLOSE-WAIT状态，因为客户端->服务器关闭，但服务器->客户端未关闭，此时，服务器进入半关闭Half-Colse状态（服务器确认客户端即将关闭连接通道，进入半关闭状态）
第三步，服务器发送 FIN： 服务器向客户端发送完消息了，也准备关闭连接。将 FIN 和 ACK 字段都设置为 1，seq 字段设置为 w，w 是服务器之前已经最后一个字节的序列号 + 1，ack 字段依然是 u+1，服务器进入LAST-ACK状态（服务器发送完消息，通知客户端，即将关闭发送通道）
第四步，客户端回复 ACK： 客户端收到服务器 FIN 包后，知道服务器发送完了，于是向服务器发送最后一个确认包，ACK 标志位设为1，将 ack 设置为服务器发来的序列号 w 加1，即 ack = w+1，客户端进入 TIME-WAIT状态，时间为2MSL（两倍的最大报文段生存时间）当 TIME-WAIT 状态结束后，变为 CLOSED，服务器收到这个 ACK 包后，释放资源，状态变为 CLOSED。如果服务器没有收到 ACK，它就会再次发送 FIN，此时处于 TIME-WAIT 状态的客户端还能再次发送 ACK，这就是 TIME-WAIT 状态存在的意义！